计算域可变的CEL方法
发布时间：2019-11-28 00:35
【摘要】：为了更好地兼顾拉氏方法和欧拉方法各自的特长,提出一种可将拉氏介质映射到欧拉计算域的耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法。通过这种映射,将欧拉-拉格朗日重叠区域的接触面协调问题转换为欧拉区域内的多介质计算问题,简化了CEL方法的构造过程。通过与侵彻实验和结构对爆炸冲击波响应实验的比较,验证了新算法,计算结果与实验数据符合较好。
【图文】：
图１高速侵彻实验回收的弹体［１０］Ｆｉｇ．１Ｒｅｃｏｖｅｒｅｄｂｕｌｌｅｔｓｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｈｉｇｈｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔ［１０］位移等边界条件。在欧拉－拉氏接触面上，对欧拉介质进行应力积分，为拉氏计算域提供力边界条件。若拉氏域内的介质产生大变形，导致拉氏网格单元严重扭曲或自相交，则将该单元及其附近区域的拉氏介质转化为欧拉计算域内的介质。为了实现上述思想，编制支持将拉氏计算域映射到欧拉区域的ＣＥＬ程序，程序的欧拉模块采用的是多介质弹塑性程序ＭＥＰＨ［１１］，拉氏模块采用的是简单、流行的有限元程序。ＣＥＬ耦合算法的流程可简单描述如下。（１）清除前一步映射到欧拉计算域的拉格朗日介质。（２）将拉格朗日单元分解成四面体单元。（３）将拉格朗日介质插入欧拉网格：（ａ）计算欧拉－拉氏重叠区域的体积；（ｂ）从拉格朗日计算模块获得拉氏介质物理量的分布情况；（ｃ）将获得的拉氏介质的物理量插入欧拉网格；（ｄ）将映射后的数据传给欧拉模块。（４）积分欧拉介质对拉氏介质的作用力：（ａ）计算欧拉－拉氏接触面在每个欧拉单元内的面积；（ｂ）积分得到接触面上欧拉介质施加给拉氏单元的边界力；（ｃ）分解（ｂ）步得到的力，获得拉氏单元所受的法向力；（ｄ）如果存在摩擦，采用Ｃｏｕｌｏｍｂ模型计算拉氏单元所受的摩擦力；（ｅ）将（ａ）～（ｄ）算得的力重新分配到拉氏单元的结点，并传给拉格朗日模块。（５）统一欧拉和拉格朗日模块的时间步长，分别运行欧拉和拉格朗日模块。（６）进入下一时间步，从（１）重新开始。从（１）～（６
权声速ｃ＊Ｅ、加权偏应力Ｓ＊Ｅ和动量ＰＥ为：ＶＥ，Ｍ＝Ｖｏ，ＶＥ，ｖｏｉｄ＝ＶＥ，ｖｏｉｄ，ｍＥ，Ｎ＝ｍｏ，ＥＥ，Ｎ＝Ｅｏｐ＊Ｅ，Ｎ＝ｐ＊ｏ，ｃ＊Ｅ′＝Ｃ＊Ｅ＋ｃ＊ｏ，Ｓ＊Ｅ′＝Ｓ＊Ｅ＋Ｓ＊ｏ，ｐＥ′＝ｐＥ＋ｐp舙膒疲铮ǎ常┦街校荷辖潜辍啊洹贝砀持档蟮牧俊＃ǎ澹┰诩扑闩防ピ纳佟⑵αΦ任锢砹壳埃紫纫悸翘寤珊雎缘慕橹屎凸ピＭ迹补ピ疲椋纾玻希觯澹颍妫椋欤欤澹洌悖澹欤烊裟辰橹侍寤珊雎裕蛴每战橹侍婊桓媒橹省Ｈ羲薪橹侍寤质痛笥冢保üピ缤迹菜荆耸保郑蹋郑牛荆郑悖澹欤欤颍郑牛觯铮椋洌剑郑悖澹欤欤郑蹋郑牛迹埃环希郑牛觯铮椋洹荩暗奈锢砉媛桑匦胄拚莸ピ诮橹实姆植记榭龇掷啻怼Ｈ艄ピ龊杏谰媒橹驶蛄偈苯橹剩诒Ｕ厦芏取⒈饶谀芎脱沽Σ槐涞那疤嵯拢唇橹实奶寤刃拚鹘橹实奶寤⒅柿俊⒛谀芎图尤ㄑ沽Γ沟茫郑牛觯铮椋洌剑埃蝗艄ピ焙杏谰媒橹屎土偈苯橹剩菹旅娴乃惴ㄐ拚橹实奶寤⒛谀艿任锢砹俊＜扑憬橹剩偷纳伲悖牛停玫浇橹剩偷奶寤Ａ浚耍牛停海耍牛停溅眩牛停悖玻牛停ǎ矗┙徊郊扑憬橹剩偷奶寤拚蜃樱海鳎牛停剑ǎ郑牛停耍牛停疲危恚幔簦停剑保ǎ郑牛停耍牛停ǎ担担常氨ㄓ氤寤鞯
本文编号：2566820
【图文】：
图１高速侵彻实验回收的弹体［１０］Ｆｉｇ．１Ｒｅｃｏｖｅｒｅｄｂｕｌｌｅｔｓｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｈｉｇｈｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔ［１０］位移等边界条件。在欧拉－拉氏接触面上，对欧拉介质进行应力积分，为拉氏计算域提供力边界条件。若拉氏域内的介质产生大变形，导致拉氏网格单元严重扭曲或自相交，则将该单元及其附近区域的拉氏介质转化为欧拉计算域内的介质。为了实现上述思想，编制支持将拉氏计算域映射到欧拉区域的ＣＥＬ程序，程序的欧拉模块采用的是多介质弹塑性程序ＭＥＰＨ［１１］，拉氏模块采用的是简单、流行的有限元程序。ＣＥＬ耦合算法的流程可简单描述如下。（１）清除前一步映射到欧拉计算域的拉格朗日介质。（２）将拉格朗日单元分解成四面体单元。（３）将拉格朗日介质插入欧拉网格：（ａ）计算欧拉－拉氏重叠区域的体积；（ｂ）从拉格朗日计算模块获得拉氏介质物理量的分布情况；（ｃ）将获得的拉氏介质的物理量插入欧拉网格；（ｄ）将映射后的数据传给欧拉模块。（４）积分欧拉介质对拉氏介质的作用力：（ａ）计算欧拉－拉氏接触面在每个欧拉单元内的面积；（ｂ）积分得到接触面上欧拉介质施加给拉氏单元的边界力；（ｃ）分解（ｂ）步得到的力，获得拉氏单元所受的法向力；（ｄ）如果存在摩擦，采用Ｃｏｕｌｏｍｂ模型计算拉氏单元所受的摩擦力；（ｅ）将（ａ）～（ｄ）算得的力重新分配到拉氏单元的结点，并传给拉格朗日模块。（５）统一欧拉和拉格朗日模块的时间步长，分别运行欧拉和拉格朗日模块。（６）进入下一时间步，从（１）重新开始。从（１）～（６
权声速ｃ＊Ｅ、加权偏应力Ｓ＊Ｅ和动量ＰＥ为：ＶＥ，Ｍ＝Ｖｏ，ＶＥ，ｖｏｉｄ＝ＶＥ，ｖｏｉｄ，ｍＥ，Ｎ＝ｍｏ，ＥＥ，Ｎ＝Ｅｏｐ＊Ｅ，Ｎ＝ｐ＊ｏ，ｃ＊Ｅ′＝Ｃ＊Ｅ＋ｃ＊ｏ，Ｓ＊Ｅ′＝Ｓ＊Ｅ＋Ｓ＊ｏ，ｐＥ′＝ｐＥ＋ｐp舙膒疲铮ǎ常┦街校荷辖潜辍啊洹贝砀持档蟮牧俊＃ǎ澹┰诩扑闩防ピ纳佟⑵αΦ任锢砹壳埃紫纫悸翘寤珊雎缘慕橹屎凸ピＭ迹补ピ疲椋纾玻希觯澹颍妫椋欤欤澹洌悖澹欤烊裟辰橹侍寤珊雎裕蛴每战橹侍婊桓媒橹省Ｈ羲薪橹侍寤质痛笥冢保üピ缤迹菜荆耸保郑蹋郑牛荆郑悖澹欤欤颍郑牛觯铮椋洌剑郑悖澹欤欤郑蹋郑牛迹埃环希郑牛觯铮椋洹荩暗奈锢砉媛桑匦胄拚莸ピ诮橹实姆植记榭龇掷啻怼Ｈ艄ピ龊杏谰媒橹驶蛄偈苯橹剩诒Ｕ厦芏取⒈饶谀芎脱沽Σ槐涞那疤嵯拢唇橹实奶寤刃拚鹘橹实奶寤⒅柿俊⒛谀芎图尤ㄑ沽Γ沟茫郑牛觯铮椋洌剑埃蝗艄ピ焙杏谰媒橹屎土偈苯橹剩菹旅娴乃惴ㄐ拚橹实奶寤⒛谀艿任锢砹俊＜扑憬橹剩偷纳伲悖牛停玫浇橹剩偷奶寤Ａ浚耍牛停海耍牛停溅眩牛停悖玻牛停ǎ矗┙徊郊扑憬橹剩偷奶寤拚蜃樱海鳎牛停剑ǎ郑牛停耍牛停疲危恚幔簦停剑保ǎ郑牛停耍牛停ǎ担担常氨ㄓ氤寤鞯
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