基于ＳＰＨ 算法的刚性弹丸侵彻的数值模拟

针对光滑粒子流体动力学（ｓｍｏｏｔｈｐａｒｔｉｃｌｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，简称ＳＰＨ）方法在高速碰撞问题中的应用，利用大型动力学仿真软件ＬＳ？ＤＹＮＡ对球形弹丸以１０００ｍ／ｓ的速度侵彻１．２ｃｍ厚度钢板这一过程进行数值模拟分析。求解过程中球形弹丸采用刚性（Ｒｉｇｉｄ）材料，钢板采用Ｊｏｈｎ？ｓｏｎ＿Ｃｏｏｋ材料属性、Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎ状态方程。分别用有限元法、ＳＰＨ？ＦＥＭ（ｓｍｏｏｔｈｐａｒｔｉｃｌｅｈｙｄｒｏｄｙ？ｎａｍｉｃｓ？ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，简称ＳＰＨ？ＦＥＭ）耦合算法和ＳＰＨ算法对钢板进行模拟，并对这３种方法计算结果的Ｍｉｓｅｓ应力云图、系统能量、速度、加速度和计算效率进行对比，分析３种方法在高速碰撞问题中的优缺点。研究结果表明ＳＰＨ算法计算效率低，仅１／４模型的计算时长就是有限元法的６．４倍，而有限元法不能很好地模拟高速碰撞中材料大变形、飞溅现象，相比之下，ＳＰＨ？ＦＥＭ耦合算法能够弥补两者的不足，且精度能够达到要求。