计及热传导的冲击动力学数值方法研究
发布时间：2021-07-30 01:47
建立在严格物理模型和数学推导基础上的数值计算成为当前科学研究与工程设计中的重要手段。关于冲击动力学问题的数值计算方法、程序及软件均得到了很大的发展,但是仍有一些问题值得深入研究,其中之一就是冲击过程中的热传导。在既往的冲击动力学问题如侵彻、绝热剪切的数值模拟中,往往认为冲击过程十分短暂,热传导对计算产生的影响很小,从而可忽略不计,也即以绝热模型来处理冲击温升。然而,热传导因素究竟能对计算产生多大的、怎样的影响,很少有文献进行系统地研究。通常,冲击动力学问题涉及到高温高压大变形,能量会高度集中在局部位置,比如弹靶界面或靶板绝热剪切区域内,热传导必然会影响能量的分布,进而引起材料力学性能的变化。因此,在数值计算中考虑热传导的影响,模拟结果更加符合物理事实,更具有工程指导意义。基于以上目的,本文在系统地研究了有限元（Finite Element Method,简称FEM）、光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,简称SPH）和有限元光滑粒子耦合（FEM-SPH）方法的基础上,将热传导分别引入到有限元、SPH和FEM-SPH方法中,建立了相应的计及热...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１热传导对数值计算的影响??
??（三）进行了计及热传导的有限元和光滑粒子耦合算法研宄??①研究了有限元ＳＰＨ耦合方法中的热传导计算问题，提出了使用传统耦合方法进??行冲击过程的响应计算，同时使用ＳＰＨ方法进行热传导计算的新方法来实现冲击传热??耦合计算。这种方法即实现了冲击过程的传热计算，又保证了计算效率。②对耦合方法??中的其他问题进行了探讨，比如单元和ＳＰＨ粒子之间的相互接触问题。③使用该方法??对长杆弹侵彻陶瓷复合靶和平头弹冲塞有限厚金属靶问题进行了数值计算，与第三章使??用纯ＳＰＨ方法的计算结果进行比较，验证了第四章所提方法的可行性和正确性。??１．４．２本文的章节安排??本文的研宄路线和章节安排如图１．３所示，具体内容安排简述如下：??第一章绪论，阐述了课题的意义、研宄现状以及本文的主要工作；第二章建立了计??及热传导的冲击动力学有限元方法，针对泰勒杆冲击和梯形件绝热剪切进行了数值分??析；第三章建立了计及热传导的冲击动力学ＳＰＨ方法，针对长杆弹侵彻和金属靶冲塞??进行了数值分析；第四章建立了计及热传导的冲击动力学ＦＥＭ－ＳＰＨ方法，并验证了该??方法的可行性和可靠性；第五章是对全文工作的总结及对未来工作的展望。??
Ｈｎ?７１??式中？７?＝?１／广，表示比容。??在图２．１所示的二维轴对称坐标系里，０表示周向，ｒ表示径向，２表示轴向，应变??率张量＆具体可表示为：??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]泰勒杆实验对材料动态本构参数的确认和优化确定[J]. 吕剑,何颖波,田常津,张方举,陈成军,邓宏见. 爆炸与冲击. 2006(04)
[2]SPH算法在高速侵彻问题中的应用[J]. 徐志宏,汤文辉,罗永. 国防科技大学学报. 2005(04)
[3]长杆弹侵彻受约束A95陶瓷靶的实验研究[J]. 孙宇新,李永池,于少娟,胡秀章. 弹道学报. 2005(02)
[4]穿甲侵彻过程中靶板内绝热剪切带特性及形成原因分析[J]. 李金泉,黄德武,段占强,李守新. 兵工学报. 2005(01)
[5]弹丸侵彻混凝土的SPH算法[J]. 宋顺成,才鸿年. 爆炸与冲击. 2003(01)
[6]预扭转钨合金杆弹侵彻钢靶的数值模拟[J]. 许沭华,王肖钧,张刚明,刘文韬. 爆炸与冲击. 2002(03)
[7]卵形头部弹丸对混凝土靶板侵彻的二维数值模拟[J]. 李永池,袁福平,胡秀章,朱林法,王道荣. 弹道学报. 2002(01)
[8]SPH数值模拟中固壁边界的一种处理方法[J]. 汤文辉,毛益明. 国防科技大学学报. 2001(06)
[9]含热传导的冲击动力学有限元程序的研究与应用[J]. 黄晨光,段祝平. 爆炸与冲击. 2001(04)
[10]冲击载荷作用下钨合金材料绝热剪切带形成机理[J]. 魏志刚,李永池,李剑荣,胡时胜. 金属学报. 2000(12)
博士论文
[1]应力波传播和喷发弹侵彻数值模拟中的SPH方法[D]. 章杰.中国科学技术大学 2015
[2]爆炸焊接界面热力耦合数值模拟研究[D]. 莫非.大连理工大学 2012
[3]有限元法与光滑粒子法的耦合算法研究[D]. 肖毅华.湖南大学 2012
[4]铸造充型过程SPH方法建模及数值模拟[D]. 曹文炅.华南理工大学 2011
[5]工程材料的损伤演化表征和破坏规律研究[D]. 蒋东.中国科学技术大学 2010
[6]光滑粒子法的改进及其若干典型应用[D]. 杨刚.湖南大学 2010
[7]基于SPH方法的冲击动力学若干问题研究[D]. 许庆新.上海交通大学 2009
[8]高速碰撞中的SPH方法及其应用研究[D]. 卞梁.中国科学技术大学 2009
[9]基于光滑质点水动力学（SPH）方法的自由表面流动数值模拟研究[D]. 龚凯.上海交通大学 2009
[10]基于SPH方法的空间碎片超高速碰撞特性及其防护结构设计研究[D]. 徐金中.国防科学技术大学 2008
本文编号：3310434
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１热传导对数值计算的影响??
??（三）进行了计及热传导的有限元和光滑粒子耦合算法研宄??①研究了有限元ＳＰＨ耦合方法中的热传导计算问题，提出了使用传统耦合方法进??行冲击过程的响应计算，同时使用ＳＰＨ方法进行热传导计算的新方法来实现冲击传热??耦合计算。这种方法即实现了冲击过程的传热计算，又保证了计算效率。②对耦合方法??中的其他问题进行了探讨，比如单元和ＳＰＨ粒子之间的相互接触问题。③使用该方法??对长杆弹侵彻陶瓷复合靶和平头弹冲塞有限厚金属靶问题进行了数值计算，与第三章使??用纯ＳＰＨ方法的计算结果进行比较，验证了第四章所提方法的可行性和正确性。??１．４．２本文的章节安排??本文的研宄路线和章节安排如图１．３所示，具体内容安排简述如下：??第一章绪论，阐述了课题的意义、研宄现状以及本文的主要工作；第二章建立了计??及热传导的冲击动力学有限元方法，针对泰勒杆冲击和梯形件绝热剪切进行了数值分??析；第三章建立了计及热传导的冲击动力学ＳＰＨ方法，针对长杆弹侵彻和金属靶冲塞??进行了数值分析；第四章建立了计及热传导的冲击动力学ＦＥＭ－ＳＰＨ方法，并验证了该??方法的可行性和可靠性；第五章是对全文工作的总结及对未来工作的展望。??
Ｈｎ?７１??式中？７?＝?１／广，表示比容。??在图２．１所示的二维轴对称坐标系里，０表示周向，ｒ表示径向，２表示轴向，应变??率张量＆具体可表示为：??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]泰勒杆实验对材料动态本构参数的确认和优化确定[J]. 吕剑,何颖波,田常津,张方举,陈成军,邓宏见. 爆炸与冲击. 2006(04)
[2]SPH算法在高速侵彻问题中的应用[J]. 徐志宏,汤文辉,罗永. 国防科技大学学报. 2005(04)
[3]长杆弹侵彻受约束A95陶瓷靶的实验研究[J]. 孙宇新,李永池,于少娟,胡秀章. 弹道学报. 2005(02)
[4]穿甲侵彻过程中靶板内绝热剪切带特性及形成原因分析[J]. 李金泉,黄德武,段占强,李守新. 兵工学报. 2005(01)
[5]弹丸侵彻混凝土的SPH算法[J]. 宋顺成,才鸿年. 爆炸与冲击. 2003(01)
[6]预扭转钨合金杆弹侵彻钢靶的数值模拟[J]. 许沭华,王肖钧,张刚明,刘文韬. 爆炸与冲击. 2002(03)
[7]卵形头部弹丸对混凝土靶板侵彻的二维数值模拟[J]. 李永池,袁福平,胡秀章,朱林法,王道荣. 弹道学报. 2002(01)
[8]SPH数值模拟中固壁边界的一种处理方法[J]. 汤文辉,毛益明. 国防科技大学学报. 2001(06)
[9]含热传导的冲击动力学有限元程序的研究与应用[J]. 黄晨光,段祝平. 爆炸与冲击. 2001(04)
[10]冲击载荷作用下钨合金材料绝热剪切带形成机理[J]. 魏志刚,李永池,李剑荣,胡时胜. 金属学报. 2000(12)
博士论文
[1]应力波传播和喷发弹侵彻数值模拟中的SPH方法[D]. 章杰.中国科学技术大学 2015
[2]爆炸焊接界面热力耦合数值模拟研究[D]. 莫非.大连理工大学 2012
[3]有限元法与光滑粒子法的耦合算法研究[D]. 肖毅华.湖南大学 2012
[4]铸造充型过程SPH方法建模及数值模拟[D]. 曹文炅.华南理工大学 2011
[5]工程材料的损伤演化表征和破坏规律研究[D]. 蒋东.中国科学技术大学 2010
[6]光滑粒子法的改进及其若干典型应用[D]. 杨刚.湖南大学 2010
[7]基于SPH方法的冲击动力学若干问题研究[D]. 许庆新.上海交通大学 2009
[8]高速碰撞中的SPH方法及其应用研究[D]. 卞梁.中国科学技术大学 2009
[9]基于光滑质点水动力学（SPH）方法的自由表面流动数值模拟研究[D]. 龚凯.上海交通大学 2009
[10]基于SPH方法的空间碎片超高速碰撞特性及其防护结构设计研究[D]. 徐金中.国防科学技术大学 2008
本文编号：3310434
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