非均质材料冲击特性的三维物质点法模拟研究

发布时间：2020-03-14 05:39

【摘要】：非均质材料广泛应用于工业生产和我们的日常生活中。以前对非均质材料冲击动力学特征的研究多是依赖于实验,理论研究也局限于简单的多相流模型。由此导致的一个结果就是对直接测量结果背后的动力学、热力学过程、以及一些无法直接测量的快过程理解不够,填补这一空缺的最佳途径为数值模拟。但对非均匀材料、大变形问题的数值模拟一直是个难点。分子动力学模拟可以揭示孔洞生长、位错演化的一些基本机制,但其所能涉及的时间空间尺度无法与实验结果相比较。使用宏观模拟方法处理非均质材料的冲击动力学时,传统方法都遇到了一些不易克服的困难：Eulerian法不易追踪物质边界；Lagrangian法会产生网格畸变。新兴的物质点法在时间空间尺度上可以与实验结果相比较,并且物质点法是结合Eulerian法和Lagrangian法的优点,避免了其缺点。但是由于物质点法的计算模型变得越来越复杂,人工建模的效率无法适应快节奏的科研工作,且后处理得到的数据格式为非网格化的,求导、分析工作较为困难。基于此,本文针对物质点法的前处理、后处理问题,以及非均质材料的冲击特性进行探究,主要创新分为以下五点：第一,前处理。基于机器学习思想的人工智能系统,可以替代人工进行一系列的决策性工作；基于图片数字处理技术,可以实现对光照、纹理、灰度的准确识别。糅合机器学习的思想和图片数字处理的思想,编纂智能化、自动化程序。程序通过调用QQ、CAJ阅读器、网络浏览器,实现爬虫功能以对互联网海量信息实例的抓取,并将信息作为实例进行机器学习,通过图片处理模块对图片的光照、灰度进行转化,以供程序对纹理、材质、链接方式进行识别。第二,后处理。对于数值算法的后处理,为了对其进行准确的求导运算,利用图片复原的思想与算法,对数据进行插值和复原,完整再现数据的变化趋势与耗散细节。第三,单孔洞模型。利用MPM3D程序,分析针对孔洞模型的冲击问题,研究孔洞塌缩变形过程及射流特征,着重研究各物理量(例如速度、温度、压强、散度、旋度等)在三维空间中所表现出的规律。第四,多孔洞模型。利用MPM3D程序,探究多孔洞模型塌缩之时孔洞塌缩特征；设置对照实验,分析孔隙率、冲击速度等对于多孔洞模型冲击特性的影响。第五,混凝土介观缺陷问题。混凝土在冲击、受力作用下的孔洞的生长、演化,探究混凝土的缺陷结果对于混凝土的冲击动力学特性、宏观力学性质的影响,寻找不同参量与相关特性的数理规律。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV431

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本文编号：2586921