《有限元與MSPH自適應耦合方法及其在強衝擊問題中的套用》是依託湖南大學，由胡德安擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：有限元與MSPH自適應耦合方法及其在強衝擊問題中的套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡德安
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
由於基於試驗和經驗的設計方法在研究強衝擊問題時存在著經費投入大、周期長等缺陷，使得數值計算已成為研究此類大變形、高應變率、瞬態動力回響問題的重要手段。本項目針對有限元、SPH等數值計算方法在分析強衝擊問題時存在的優缺點，在發展MSPH方法的基礎上，對分析強沖問題的FEM與MSPH自適應耦合方法進行研究。主要研究以下幾方面的內容：（1）基於MSPH方法，發展MSPH方法的計算穩定性處理技術，提高MSPH方法計算強間斷問題的精度，提出粒子與粒子間的接觸算法、隔步相鄰粒子搜尋技術，使MSPH方法能有效地模擬強衝擊問題；（2）提出基於分區的有限單元自動轉化為粒子的方法，發展耦合方法中存在的有限單元與粒子間接觸界面和耦合界面的計算方法，實現有限元與MSPH的自適應耦合；（3）基於區域分解的思想，開發FEM與MSPH自適應耦合方法並行計算程式，以滿足工程實際中大型三維強衝擊問題模擬的套用需求。
結題摘要
以項目申請書為依據，針對有限元、SPH方法在分析強衝擊問題時存在的優缺點，主要完成了以下研究工作：（1）發展了一種修正的SPH方法，該方法具有近似精度高、計算形函式導數時無需對形函式求導、計算效率高的特點。（2）提出了隔步相鄰粒子搜尋算法，能有效地提高修正SPH法的計算效率。（3）發展了粒子與粒子接觸算法，克服了傳統SPH方法因忽略粒子接觸問題而存在的虛假的拉伸應力和剪下應力。（4）發展了有限單元與粒子接觸算法、耦合算法，並通過算例驗證了算法的有效性。（5）實現了單元自適應轉化為粒子的算法研究，提出基於分區的有限單元自動轉化為粒子的方法。（6）基於區域分解的思想，開發FEM與MSPH自適應耦合方法並行計算程式，以滿足工程實際中大型三維強衝擊問題模擬的套用需求。（7）自主開發了二維和三維FE/SPH耦合計算軟體，軟體不僅能採用其中任意一種算法單獨進行分析，而且可以混合兩種算法以高效地分析某一問題。（8）基於自主開發的軟體，實現了鋼板、混凝土等介質的侵徹、爆炸問題套用研究，獲得了與實驗一致的結果。取得的主要成果包括：湖南省自然科學三等獎1項，軟體著作權1項，申請發明專利1項，發表論文19篇（包括SCI論文4篇，EI論文9篇）。參加4次國際學術交流會議，參加6次國內學術交流會議。 培養已畢業博士研究生1人，碩士研究生4人。目前仍在讀博士生2人，碩士研究生5人。
