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液固高速撞击时材料表面损伤的数值模拟
  • ISSN号:0253-987X
  • 期刊名称:《西安交通大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O353.4[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]西安交通大学能源与动力工程学院,西安710049
  • 相关基金:国家高技术研究发展计划专题资助项目(2006AA04Z404);教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-07-0682).
中文摘要:

为了研究液固撞击的机理,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)与有限单元法(FEM)建立了考虑流固耦合效应的高速液固撞击数值模型,详细分析了直径为2mm、撞击速度为1000m/s的液滴和射流对有机玻璃(PMMA)的三维撞击和破坏状况.分析表明:射流与液滴在撞击初始时刻的前缘变形和内部压力分布几乎是完全相同的;液滴撞击固体的最大压力值出现在0.20μs时,但此时材料内部最大等效应力只有104MPa,材料还不足以发生破坏;产生于液固撞击瞬时后0.32μs、速度高达2925m/s的侧向射流是使固体表面产生破坏的主要原因,因此撞击最初的破坏位于以撞击中心为圆心的一个圆环区域处.所得材料表面损伤情况与Brunton的实验数据吻合良好,证明了数值模型的可行性和精确性.

英文摘要:

The numerical model for high speed liquid-solid impact considering fluid-structure interaction coupling effect was developed based on smoothed particle hydrodynamics (SPH) and finite element method (FEM). The damage of polymethylmethacrylate (PMMA), caused by a single droplet and a jet impact with a radius of 2 mm and a speed of 1 000 m/s, was analyzed. The numerical results show that the distortion and interior pressure of the droplet and the jet are almost the same at the beginning of impact. The maximum pressure inside the droplet occurs at 0.20 μs after impact, and the maximum equivalent stress inside solid is only 104 MPa which can not lead to material damage. It is mainly the inclined jet which has a speed of 2 925 m/s and occurs at 0. 32μs that causes the material surface damage. The initial damage by impact is located in a circular region whose center is the impact position. The material surface damage predicted by the numerical simulation shows good agreement with the experimental data of Brunton.

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期刊信息
  • 《西安交通大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人共和国教育部
  • 主办单位:西安交通大学
  • 主编:陶文铨
  • 地址:西安市咸宁西路28号
  • 邮编:710049
  • 邮箱:xuebao@mail.xjtu.edu.cn
  • 电话:029-82668337 82667978
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-987X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1069/T
  • 邮发代号:52-53
  • 获奖情况:
  • 美国《工程索引》(EI光盘版)定期收录的中文期刊,《中文核心期刊目录总览》综合类核心期刊,科技部《科技论文统计与分析》统计源,《中国科学引文数据库》刊源,获全国高校优秀科技期刊一等奖,“百种中国杰出学术期刊”称号,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27275