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空间碎片超高速碰撞数值模拟的SPH方法

闫晓军  张玉珠  聂景旭  
【摘要】:利用光滑质点动力学SPH (SmoothedParticleHydrodynamics)方法对Whipple防护结构在空间碎片超高速碰撞下的物理过程进行了数值模拟 .在数值模拟中 ,为了充分发挥SPH方法和有限元方法FEM (FiniteElementMethod)的优点 ,利用有限元单元和SPH节点混合建模 ,将有限元单元和SPH节点 (SPHnodes)通过定义接触条件相结合 ,在大变形和飞溅区域采用SPH节点建模 ,而小变形区域则采用有限元单元建模 ,从而大大节省求解时间 ,提高计算效率 .计算结果表明 ,弹丸在穿透前板后 ,形成二次碎片 ,碎片云经膨胀和拉长 ,对后板造成轻微的损伤 ,这和文献的相关试验数据是符合的 .利用SPH方法对空间碎片的超高速碰撞过程进行数值模拟 ,不仅很好地预测了Whipple防护结构的破坏情况 ,而且对整个碰撞过程 ,包括碎片云的形成、膨胀和拉长过程都有形象的描述 ,符合超高速碰撞的试验测试结果

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