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LS-Dyna中的SPH单元(*ELEMENT_SPH)

2018年10月30日 CAE 阅读 4,689 views 次

SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)即光顺质点流体动力算法,是一种无网格 Lagrange 算法,最早用于模拟天体物理问题,后来发现解决其它物理问题也是非常有用的工具,如连续体结构的解体、碎裂、固体的层裂、脆性断裂等。SPH 算法可以解决许多常用算法解决不了的问题,是一种非常简单方便的解决动力学问题的研究方法。由于它是无网格的,它可以用于研究变形很大的结构。

在LS-Dyna中使用关键字*ELEMENT_SPH来定义 SPH 单元,其选项卡片如下所示:

各选项含义:

NID - SPH 单元 ID 号;

PID - PART 的 ID 号,指定该单元的 PART 归属;

MASS - 每个 SPH 粒子的质量。

在LS-Dyna中使用关键字*SECTION_SPH 定义 SPH 粒子的光顺长度, 需要定义SECTION 的 ID 号,SPH 粒子的光顺长度等。 通过关键字*CONTROL_SPH进行 SPH 粒子的求解控制,需要定义粒子排序间隔,指定 SPH 作用区域 BOX,SPH 粒子计算失效的时间,指定 SPH 仿真的物理空间等。

从计算的角度看,SPH 算法通过一系列运动的粒子来代替流体连续体,每一个 SPH 粒子代表所有流体特性都已知的插值点,从而整个问题的求解转化为具有规则插值函数(即光顺长度)的粒子流的计算。守恒方程表现为粒子流量和作用力。SPH 求解器是作为 LS-DYNA 的一个特殊层发展起来的,所以,所有的 LS-DYNA 功能对粒子都适用。初始速度、接触、刚体等都可以用 LS-DYNA 的关键字。

当运行一个 SPH 计算时,一个标志激活表示 SPH 粒子的出现。通过使用守恒方程(质量、动量、能量)的粒子近似,计算粒子的节点力、能量、压力和偏应力。然后返回 LS-DYNA主程序。

参考文献

【1】 赵海鸥 邵仁兴, LS-DYNA 动力学分析指南, 机械工业出版社

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