检索结果-南通市图书馆

基于sph-fem算法的爆炸焊接界面参数及波形生长机理研究

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稀有金属材料与工程 2023年第4期52卷 1272-1282页

作者：吴晓明史长根高立李文轩冯柯陆军工程大学江苏南京210007

使用sph-fem耦合算法对钛-钢、钢-不锈钢、铜-钢、钛-铝4种常见爆炸复合组合进行了数值模拟,理论分析了材料JC强度方程和SG强度方程的适用应变率范围。探讨了爆炸焊接静态参数基复板厚度和动态参数碰撞速度、动态弯折角对界面温度和压... 详细信息

使用sph-fem耦合算法对钛-钢、钢-不锈钢、铜-钢、钛-铝4种常见爆炸复合组合进行了数值模拟,理论分析了材料JC强度方程和SG强度方程的适用应变率范围。探讨了爆炸焊接静态参数基复板厚度和动态参数碰撞速度、动态弯折角对界面温度和压力的影响,借助数值模拟手段研究了界面波形形貌,漩涡和少量飞溅熔化块的生长机理。结果表明,随着复板厚度和碰撞速度的增加,界面温度、压力和波形尺寸明显增加,动态弯折角和基板厚度的改变并不能影响界面温度,界面波形生长遵循着“主逆次顺”运动规律。

关键词：爆炸焊接界面波形 sph-fem 参数研究强度方程

基于sph-fem耦合方法的柔性导爆索分离装置爆炸分离过程数值模拟

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爆炸与冲击 2022年第11期42卷 37-50页

作者：史腾达陈福振严红刘虎西北工业大学太仓长三角研究院江苏苏州215400 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 北京宇航系统工程研究所北京100076

为深入研究柔性导爆索在爆炸分离装置中的作用过程和机理,提出一种改进的光滑粒子流体动力学方法(smoothed particle hydrodynamics,sph)与有限单元法(finite element method,fem)耦合算法。新方法中不仅包含导爆索模拟的sph方法与分离... 详细信息

为深入研究柔性导爆索在爆炸分离装置中的作用过程和机理,提出一种改进的光滑粒子流体动力学方法(smoothed particle hydrodynamics,sph)与有限单元法(finite element method,fem)耦合算法。新方法中不仅包含导爆索模拟的sph方法与分离装置模拟的fem方法之间的接触算法,同时将完全损伤失效后的单元采用转化算法动态转化成sph粒子继续参与计算,转化后的粒子与未转化的有限单元之间采用接触算法计算。采用该方法对环型和平板型两种爆炸分离结构的分离过程进行了数值模拟,验证了新方法的准确性与问题适用性;分析了分离板的变形断裂及损伤碎片的飞溅过程,得到了分离装置表面不同时刻的应力分布、损伤因子的变化趋势、von Mises应力的变化趋势;探讨了炸药在不同比内能情况下单元的屈服损伤速度、碎片的飞溅位移速度。

关键词：柔性导爆索爆炸分离 sph-fem 耦合方法屈服损伤

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基于多分辨率sph-fem耦合方法的鸟撞问题数值模拟

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航空学报 2024年第21期45卷 245-265页

作者：马明瑞陈福振严红刘凡西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学太仓长三角研究院太仓215400

本文针对航空发动机风扇叶片鸟撞问题的数值模拟方法研究,提出了一种考虑有限单元自适应生成的多分辨率sph-fem耦合方法。首先,新方法通过在fem单元内部插值点处设置一组背景粒子,克服了传统sph-fem耦合方法在耦合界面处对模型离散尺度... 详细信息

本文针对航空发动机风扇叶片鸟撞问题的数值模拟方法研究,提出了一种考虑有限单元自适应生成的多分辨率sph-fem耦合方法。首先,新方法通过在fem单元内部插值点处设置一组背景粒子,克服了传统sph-fem耦合方法在耦合界面处对模型离散尺度的一致性要求;其次,新方法在传统有限元算法的基础上加入单元自适应生成算法和无反射边界条件,将计算过程中对模型所有单元的求解转变为对关键区域的部分单元进行求解,降低了计算成本。文章应用所建立的新耦合方法开展了多结构鸟体撞击航空发动机风扇叶片的数值模拟研究,分析了撞击的动态响应,揭示了叶片受鸟撞过程的损伤机理,对航空发动机风扇叶片抗鸟撞设计和提高飞行安全性具有重要意义。

关键词：航空发动机风扇叶片 sph-fem 鸟撞飞行安全

大幅晃动液体冲击贮箱顶盖sph-fem数值模拟研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2019年第3期34卷 384-394页

作者：覃颢然华渊王庄江南大学环境与土木工程学院江苏无锡214122 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

该文应用光滑粒子流体动力学(sph)方法和有限元法(fem)的耦合算法对矩形贮箱内液体大幅晃动冲击顶盖问题模拟研究。箱内流体域采用sph粒子离散,贮箱固壁边界采用fem离散,基于无网格粒子接触算法分析流体与固壁边界之间的耦合作用,将数... 详细信息

该文应用光滑粒子流体动力学(sph)方法和有限元法(fem)的耦合算法对矩形贮箱内液体大幅晃动冲击顶盖问题模拟研究。箱内流体域采用sph粒子离散,贮箱固壁边界采用fem离散,基于无网格粒子接触算法分析流体与固壁边界之间的耦合作用,将数值模拟结果与模型试验结果进行对比分析。在此基础上,数值计算高充液率贮箱在不同激振频率及幅值情况下晃动液体冲击顶盖现象,获取冲击顶盖的压力时程。结果表明:数值模拟结果与模型试验结果吻合较好,验证了此方法的可行性和有效性。高充液率情况下贮液箱较易发生液体晃动冲击顶盖现象,且当激振频率在接近液体一阶晃动频率时,随激振幅值增大而冲击压力峰值也随之增大,冲击压力过程呈现显著的震荡及随机特性。sph-fem耦合算法可进一步应用到其它复杂结构形式的贮液容器内液体晃动冲击问题研究中。

关键词：液体大幅晃动冲击压力贮箱顶盖 sph-fem

基于sph-fem耦合算法的台阶精准爆破延期时间研究及应用

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金属矿山 2024年第5期 210-219页

作者：师文强王思杰杜文秀宝音吉雅杨旭龚敏高宇航包钢钢联巴润矿业分公司内蒙古包头014080 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

电子雷管在大型露天矿爆破中广泛使用,利用其精准起爆特性通过设置合理延期时间可有效改善爆破质量,对矿山生产降本增效具有重要意义。基于光滑粒子流体动力学—有限单元(sph-fem)耦合算法,利用LS-Dyna软件建立了多个巴润矿常规台阶尺... 详细信息

电子雷管在大型露天矿爆破中广泛使用,利用其精准起爆特性通过设置合理延期时间可有效改善爆破质量,对矿山生产降本增效具有重要意义。基于光滑粒子流体动力学—有限单元(sph-fem)耦合算法,利用LS-Dyna软件建立了多个巴润矿常规台阶尺寸的三维数值模型。针对电子雷管起爆条件下不同孔间和排间延时分别建立双孔、三孔sph-fem三维模型,从矿岩体sph粒子应力和移动2个维度研究了被爆矿岩体的受力破碎、抛掷位移特征,并重点分析了不同排间延时下后排炮孔爆破漏斗的偏移角度。据此确定了最佳孔间、排间延期时间范围,并通过现场验证对比试验,选出了适合该爆区的最优延时。研究结果表明:在巴润矿现行孔排距条件下利用电子雷管精准起爆,孔间延时在20~30 ms内可达到较好的破碎效果;排间延时大于35 ms时,先爆炮孔为后续炮孔提供新的自由面和抛掷空间,且大于40 ms时应力趋于稳定;在现场验证试验中,试验区内边长1 m以下的破碎矿岩体占比达91%,较非试验爆区中同尺寸岩块占比提高了14%,破碎效果得到有效改善。

关键词：矿山爆破台阶爆破延期时间 sph-fem 耦合算法电子雷管

基于sph-fem耦合方法的圆锯片切割石材数值仿真研究

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机械设计 2017年第2期34卷 33-38页

作者：田永军段国林姚涛孙迎建刚建华河北工业大学机械工程学院天津300130

针对圆锯片切割石材过程中复杂的动态力学行为,依据脆性材料断裂理论,基于有限元与光滑粒子耦合算法(sph-fem)模拟了锯片-石材切割系统的复杂动力学加工过程。模拟结果表明:在切割过程中石材去除过程分为塑性变形阶段、小规模挤裂阶段... 详细信息

针对圆锯片切割石材过程中复杂的动态力学行为,依据脆性材料断裂理论,基于有限元与光滑粒子耦合算法(sph-fem)模拟了锯片-石材切割系统的复杂动力学加工过程。模拟结果表明:在切割过程中石材去除过程分为塑性变形阶段、小规模挤裂阶段、大规模挤裂阶段和重复大规模挤裂阶段;切割过程中切割力从零开始,接触石材先瞬间增大,然后又减小,最后在一定范围内平稳波动;根据锯片结构表面等效应力分布情况确定了模型最易破坏的区域。通过试验对比验证了该耦合算法的可行性,表明sph-fem耦合算法能准确获取切割石材时系统的动力学响应信息,为揭示锯路拓展及石材动态损伤、成屑机理提供理论支撑。

关键词： sph-fem 耦合石材切割圆锯片脆性材料

基于sph-fem的泥石流拦挡坝抗冲击性能及减灾防治效果分析

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基于SPH-FEM的泥石流拦挡坝抗冲击性能及减灾防治效果分析

作者：祝佳兰州理工大学

学位级别：硕士

我国泥石流灾害频发,造成人民生命财产损失严重。目前工程治理是泥石流防治最有效的途径。但大多数防治结构的研究只考虑浆体冲击拦挡坝的作用,或者只考虑大块石冲击拦挡坝的极端情况,或者考虑泥石流浆体作为静力荷载,大块石为动力荷载... 详细信息

我国泥石流灾害频发,造成人民生命财产损失严重。目前工程治理是泥石流防治最有效的途径。但大多数防治结构的研究只考虑浆体冲击拦挡坝的作用,或者只考虑大块石冲击拦挡坝的极端情况,或者考虑泥石流浆体作为静力荷载,大块石为动力荷载,均没有考虑浆体-大块石-拦挡坝之间的耦合动态冲击效应。也未基于耦合模型分析沟道内各泥石流防治工程之间泥石流的流速衰减变化、冲击力时程、坝体关键点位移时程、坝体破坏等动力学行为和块石形状对冲击力的影响。为了解决以上问题,再现泥石流发生和发展过程,首先建立浆体-大块石-拦挡坝相互动态耦合的三维模型,对空库和半库工况下常见格栅坝和重力坝动力学行为进行了研究。然后对透水坝和实体坝进行了组合,设置了格栅-重力坝、格栅-格栅坝和重力-重力坝三种工况,对多级拦挡坝在泥石流冲击作用下的动力响应和能量耗散进行数值模拟分析,并定量判断其防治效果。结果表明:(1)格栅坝空库工况时泥石流浆体和块石速度降低效果显著,尤其是块石速度的降低几乎是半库的2倍。为降低泥石流过坝流速,实际工程应用中需及时清理堆积在格栅坝前的淤积物。一次冲击块石半径越大,冲击力越大;二次冲击力大小与块石半径无关;半库工况泥石流浆体冲击力和块石冲击力远远小于空库,这表明空库冲击状态是格栅坝受力最危险的情况。块石冲击格栅柱处支反力较大,相邻格栅柱支反力较小故在分析格栅柱时,可不考虑格栅柱之间的空间协同作用。空库和半库时冲击点位移会出现多次峰值,相比第一次峰值,最大增加了59%,设计时应特别关注。块石冲击点位移峰值(41.2mm)出现在半库,格栅坝关键点位移峰值(35.2mm)也出现在半库。说明半库工况是格栅坝位移控制最危险的情况,且块石瞬时冲击对格栅坝影响较大,故可在坝前设置防冲层,防止块石对坝体局部冲击破坏。格栅坝应力峰值出现在块石冲击点,表明块石对格栅坝的威胁要大于泥石流浆体。泥石流浆体和块石动能空库工况均大于半库,这表明半库淤积反向坡度对泥石流有明显的缓冲作用。坝体动能半库工况大于空库,即半库格栅坝位移较大。空库工况坝体内能大于半库,表明空库工况格栅坝耗能大易破坏。(2)泥石流过重力坝后动能较大,浆体会在坝前形成冲刷坑,而块石又易形成砸坑,二者相互作用,将对重力坝基础形成严重的冲刷,导致坝体失稳。泥石流浆体二次冲击威胁要大于首次冲击,半库工况时尤为显著;块石会多次冲击坝体,空库工况冲击次数要多于半库,二次及二次之后冲击力均小于首次冲击;半库工况泥石流浆体和块石冲击力峰值均要大于空库。这表明就冲击力而言,半库是重力坝最危险的工况。重力坝并非坝顶位移最大,由于块石冲击的影响,位移峰值出现在坝中;坝底位移半库工况小于空库,坝中和坝顶监测点位移,半库工况大于空库;这表明重力坝坝前的停淤控制了坝底位移,使坝中和坝顶监测点位移增大。空库工况最大应力是半库的四倍,且均出现在块石冲击点,这说明块石冲击对重力坝的破坏远大于泥石流浆体。(3)一级拦挡坝为重力坝时,泥石流浆体过坝后接触河道时的速度比刚过坝后速度降低了52%,块石速度降低了65%。而格栅坝分别降低了23%和27%。这表明泥石流对重力坝基础冲刷要远远大于格栅坝。二级拦挡坝为重力坝时,可有效拦截越过上一级拦挡坝的块石;二级拦挡坝为格栅坝时,通过一级格栅坝的块石仍可能通过二级格栅坝,导致速度加快。这表明在设置格栅-格栅坝的多级减灾防治工程时,二级格栅坝横梁间距应比一级小,拦蓄更多的固体物质,以达到物质调控的作用。(4)浆体冲击格栅-格栅坝组合坝时,所受冲击力最小,坝体更安全;块石冲击重力-重力坝组合坝时较安全。一级坝为格栅坝时二级拦挡坝监测点支反力降低效果好于重力坝。重力-重力坝组合时支反力最小,不易倒塌;一级重力坝最大Von Mises应力是二级重力坝的946.23倍,一级坝耗能效果明显,易发生冲击破坏;一、二级格栅坝动能和内能均大于重力坝,这表明格栅坝耗能和拦排效果好。

关键词：泥石流 sph-fem 浆体-大块石-拦挡坝耦合三维模型抗冲击性能减灾防治效果

平行掏槽孔内延时爆破技术的sph-fem数值模拟

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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工程爆破 2023年第3期29卷 55-62页

作者：陈一曦钟明寿刘影谢兴博张宇鹏陆军工程大学野战工程学院南京210007

为了研究孔内分段延时起爆技术中延时时间对掏槽抛掷效果以及对岩石毁伤作用的影响,在LS-DYNA显式动力分析平台内运用sph-fem耦合法建立孔内分段延时爆破的三维数据模型,通过对比分析了在掏槽爆破过程中的孔内分段延时起爆下爆破产物抛... 详细信息

为了研究孔内分段延时起爆技术中延时时间对掏槽抛掷效果以及对岩石毁伤作用的影响,在LS-DYNA显式动力分析平台内运用sph-fem耦合法建立孔内分段延时爆破的三维数据模型,通过对比分析了在掏槽爆破过程中的孔内分段延时起爆下爆破产物抛掷过程,耦合效果以及掏槽演化效果,观察了爆破岩体所受到的破坏及其特征。掏槽爆破模型结果表明:在平行掏槽孔内进行分段装药时,单段药柱承载的预爆岩体减少,前端装药可为后端装药提供新的自由面,减小了掏槽爆破中岩石的挟制作用。在延时起爆时,前端装药抛掷岩石的主体脱离预爆岩体的时间约为12 ms。后端装药的延时起爆相较多段装药同时起爆显著降低了外层岩体的最大抛掷速度,有效减小了抛掷距离。

关键词： sph-fem 孔内延时平行掏槽大空孔

基于sph-fem耦合的粒子射流冲击破岩深度研究

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基于SPH-FEM耦合的粒子射流冲击破岩深度研究

作者：方天成东北石油大学

学位级别：硕士

在石油钻探过程中,由于深井、硬地层段存在钻进速度慢、成本过高等问题,严重制约深层油气资源的钻探与开发。粒子射流冲击破岩技术主要以高速金属粒子冲击破岩为主的高效钻探方式,可实现深井硬地层的快速钻进。针对粒子射流冲击破岩深... 详细信息

在石油钻探过程中,由于深井、硬地层段存在钻进速度慢、成本过高等问题,严重制约深层油气资源的钻探与开发。粒子射流冲击破岩技术主要以高速金属粒子冲击破岩为主的高效钻探方式,可实现深井硬地层的快速钻进。针对粒子射流冲击破岩深度这一研究内容,采用sph(光滑粒子流体动力学方法)与fem(有限元方法)耦合算法建立粒子射流冲击破岩模型,以JH-2损伤模型表征岩石的力学特性,运用显示有限元的分析方法对水射流冲击、粒子冲击和粒子射流冲击破岩过程与岩石损伤破坏效果进行动力学仿真,研究分析了粒子射流冲击破岩深度的影响因素。针对粒子射流冲击破岩过程的复杂性,根据岩石在不同损伤状态下,建立了粒子射流冲击破岩深度的数学模型并进行数值计算,求得岩石在稳定损伤时的破岩深度,同时分析研究了稳定损伤时单次冲击破岩深度随射流冲击速度、粒子冲击次数、粒径大小的变化规律;基于自主研制的粒子射流冲击破岩综合试验平台进行实验研究,并将实验结果与数值计算、动力学仿真结果进行对比分析,验证分析研究结果可对粒子射流冲击钻井参数的优选和现场应用提供理论依据与指导。

关键词：粒子射流 sph-fem 耦合破岩深度验证分析