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Stability and reliability of pit slopes in surface mining combined with underground mining in Tonglushan mine 被引量:10
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作者 罗一忠 吴爱祥 +1 位作者 刘湘平 王洪江 《Journal of Central South University of Technology》 EI 2004年第4期434-439,共6页
Slope stability is of critical importance in the process of surface-underground mining combination. The influence of underground mining on pit slope stability was mainly discussed, and the self-stabilization of underg... Slope stability is of critical importance in the process of surface-underground mining combination. The influence of underground mining on pit slope stability was mainly discussed, and the self-stabilization of underground stopes was also studied. The random finite element method was used to analyze the probability of the rock mass stability degree of both pit slopes and underground stopes. Meanwhile, 3D elasto-plastic finite element method was used to research into the stress, strain and rock mass failure resulting from mining. The results of numerical simulation indicate that the mining of the underground test stope has certain influence on the stability of the pit slope, but the influence is not great. The safety factor of pit slope is decreased by 0.06, and the failure probability of the pit slope is increased by 1.84%. In addition, the strata yielding zone exists around the underground test stope. The results basically conform to the information coming from the field monitoring. 展开更多
关键词 surface-underground mining combination STABILITY RELIABILITY random finite element method (numerical simulation)
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岩石类材料直接拉伸破坏的FDEM数值模拟 被引量:1
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作者 徐浩然 刘平 +4 位作者 刘泉声 曹学 黄兴 罗鑫 邓鹏海 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3416-3425,共10页
有限元-离散元耦合算法(FDEM)在岩石裂纹扩展模拟中广泛应用,尤其在直接拉伸模拟中用于参数校核。然而,模拟结果通常受到拉伸速率和网格尺寸的影响。本文首先阐述FDEM基本原理;然后,建立直接拉伸数值计算模型,探究拉伸速率、网格尺寸及... 有限元-离散元耦合算法(FDEM)在岩石裂纹扩展模拟中广泛应用,尤其在直接拉伸模拟中用于参数校核。然而,模拟结果通常受到拉伸速率和网格尺寸的影响。本文首先阐述FDEM基本原理;然后,建立直接拉伸数值计算模型,探究拉伸速率、网格尺寸及高径比对破坏模式和力学参数的影响;最后,给出直接拉伸模拟中建议采用的拉伸速率和网格尺寸。研究结果表明:随着拉伸速率增加,试样抗拉强度、破坏程度和峰值应变率增加,而平均弹性模量减小;在较低拉伸速率下(v≤0.01 m/s),试样仅产生1条主拉伸裂缝;当拉伸速率较高时,有分支裂缝出现在主拉伸裂缝上侧。网格尺寸对抗拉强度、峰值应变率和平均弹性模量的影响较小,但对破坏模式和破坏程度的影响较显著。随着高径比增加,试样的抗拉强度、破坏程度和峰值应变率增大,但平均弹性模量呈相反趋势,并且高径比对破坏程度的影响较为显著。建议在直接拉伸模拟中使用0.01 m/s的拉伸速率,并将网格尺寸限制在1.5 mm以内。 展开更多
关键词 直接拉伸模拟 有限元-离散元耦合算法 拉伸速率 网格尺寸 高径比
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孔洞形状对层状岩石力学特性影响的FDEM数值模拟研究 被引量:3
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作者 刘平 刘泉声 +4 位作者 夏明锬 罗勇 陈梓韬 黄兴 伯音 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期595-606,共12页
为揭示孔洞形状对层状岩石力学性质和破坏模式的影响,采用有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)开展系列数值模拟研究。首先,阐述FDEM模拟层状岩石的基本原理,然后,开展不同层理倾角完整试样的单轴压缩模拟,并与试验结果进行对比验证。... 为揭示孔洞形状对层状岩石力学性质和破坏模式的影响,采用有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)开展系列数值模拟研究。首先,阐述FDEM模拟层状岩石的基本原理,然后,开展不同层理倾角完整试样的单轴压缩模拟,并与试验结果进行对比验证。最后,对含有圆形、椭圆形、三角形、矩形和方形孔洞的层状岩石试样(β为0°、30°、45°、60°和90°)进行单轴压缩模拟研究。研究结果表明:对于不同孔洞形状的试样,抗压强度和试样破坏程度随层理倾角的增大呈V字型变化趋势,且均在层理倾角为0°时抗压强度取得最大值,在90°时破坏程度最为严重;孔洞的存在严重削弱了试样的力学性能,且削弱幅度与孔洞形状密切相关,其中方形和圆形孔洞对抗压强度的削弱能力最弱。将含不同形状孔洞试样的破坏模式随层理倾角的变化主要分为穿层理面拉剪混合破坏(β=0°)、沿层理面与穿层理面混合拉剪破坏(β=30°)、沿层理面剪切破坏(β=45°和60°)和沿层理面拉剪劈裂破坏(β=90°)。 展开更多
关键词 有限元-离散元耦合数值模拟方法 层状岩石 孔洞形状 单轴压缩模拟 力学性质
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二尖瓣运动的流固耦合仿真 被引量:1
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作者 居佳怡 颜文涛 +2 位作者 魏来 高昊 王盛章 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期504-509,共6页
目的 建立包含左心和血液的二尖瓣理想模型,用流固耦合仿真研究二尖瓣在血流中的运动特性。方法 基于解剖学参数建立二尖瓣、左心和血液模型,流固耦合仿真采用有限元结合浸没边界法,使用有限元软件LS-DYNA模拟二尖瓣运动,获取形态学、... 目的 建立包含左心和血液的二尖瓣理想模型,用流固耦合仿真研究二尖瓣在血流中的运动特性。方法 基于解剖学参数建立二尖瓣、左心和血液模型,流固耦合仿真采用有限元结合浸没边界法,使用有限元软件LS-DYNA模拟二尖瓣运动,获取形态学、力学和血液动力学参数,并与结构仿真结果进行对比。结果 两种仿真下二尖瓣形态学结果差异较大,流固耦合结果与超声影像吻合。流固耦合仿真和结构仿真的瓣叶应力分布结果一致,最大第一主应力分别为1.48、1.53 MPa,相对误差为3.27%。左心流场有较为复杂的涡旋结构,舒张期二尖瓣最大流速为1.02 m/s,与健康人体生理数据(0.89±0.15) m/s相吻合。结论 二尖瓣流固耦合仿真可以获取更贴近于生理的形态学结果;流固耦合仿真可以提供临床诊断不可或缺的流场参数信息;单研究瓣叶应力分布问题时,结构仿真更高效。 展开更多
关键词 二尖瓣 流固耦合仿真 有限元结合浸没边界法 结构仿真
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超高压输电线下建筑物临近区域电场计算 被引量:11
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作者 俞集辉 刘艳 +2 位作者 张淮清 李永明 郑亚利 《中国电力》 CSCD 北大核心 2010年第7期34-38,共5页
提出应用有限元-模拟电荷混合法计算超高压输电线周围建筑物及其邻近区域中的电场分布。该算法结合了2种方法的优点,并考虑了建筑材料的介电常数,能更准确地计算实际建筑物内部及其周围工频电场的分布情况。分别对空间中有、无建筑物时... 提出应用有限元-模拟电荷混合法计算超高压输电线周围建筑物及其邻近区域中的电场分布。该算法结合了2种方法的优点,并考虑了建筑材料的介电常数,能更准确地计算实际建筑物内部及其周围工频电场的分布情况。分别对空间中有、无建筑物时同样位置的电场分布情况进行计算、分析比较,结果表明处于超高压输电线附近的建筑物会改变其内部及周围空间电场的分布;与无建筑物的情况比较,在建筑物内部电场强度有很大程度地减小,并且在建筑物四周与其水平的临近空间区域内电场强度也有不同程度的降低,但在建筑物顶部及顶部外侧附近的区域内电场强度有所增强,尤其在建筑物尖角处电场强度发生了畸变。 展开更多
关键词 超高压 输电线 建筑物 电场 有限元-模拟电荷混合法
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地震声波数值模拟中人工边界条件的差别与组合 被引量:6
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作者 韩复兴 王若雯 +1 位作者 孙章庆 高正辉 《吉林大学学报(地球科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期261-269,共9页
地震数值模拟中选取的有限计算区域产生的边界反射会干扰正常波场模拟结果,因此引入人工边界条件来降低边界反射的影响。本文针对PML(perfectly matched layer)边界条件的解耦与非解耦差分形式,应用不同空间差分阶数进行地震波场数值模... 地震数值模拟中选取的有限计算区域产生的边界反射会干扰正常波场模拟结果,因此引入人工边界条件来降低边界反射的影响。本文针对PML(perfectly matched layer)边界条件的解耦与非解耦差分形式,应用不同空间差分阶数进行地震波场数值模拟。空间差分阶数提高后,非解耦PML差分形式在计算效率和实现方式上均更具优势。针对CE(Clayton-Engquist)边界条件受入射波入射角度限制、边界处精度低吸收效果不好等问题,将2阶CE边界条件和PML边界条件组合成一种新的组合边界条件,在保证吸收效果的同时减少衰减带厚度,从而达到提高计算效率的目的。数值模拟结果验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 数值模拟 有限差分 完全匹配层法 组合边界条件
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蓄滞洪区洪水演进一、二维数值仿真及其在洼淀联合调度中的应用 被引量:20
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作者 李大鸣 林毅 周志华 《中国工程科学》 2010年第3期82-89,共8页
为了实现蓄滞洪区内各洼淀实时洪水调度,考虑到蓄滞洪区内复杂河网与洼淀交错的情况,建立了河道、滞洪区联合计算的一、二维衔接洪水演进数学模型,在考虑铁路、公路、堤防及桥涵等阻水建筑物等复杂边界条件下,采用有限体积法进行离散和... 为了实现蓄滞洪区内各洼淀实时洪水调度,考虑到蓄滞洪区内复杂河网与洼淀交错的情况,建立了河道、滞洪区联合计算的一、二维衔接洪水演进数学模型,在考虑铁路、公路、堤防及桥涵等阻水建筑物等复杂边界条件下,采用有限体积法进行离散和求解。结合蓄滞洪区实时洪水调度仿真系统的总体框架,建立了模拟洪水在蓄滞洪区内任意位置的水位、流速、淹没水深、历时等演进过程的一、二维洪水演进数值仿真系统。结合大清河实测资料对东淀滞洪区洪水演进进行了模型验证,结果基本吻合,并应用该系统对大清河滞洪区五洼联合调度方案进行了实时模拟,分析了洼淀联合调度下出现的倒淀现象,对不同方案进行了比较分析,实现了实时的洪水调度分析。 展开更多
关键词 蓄滞洪区 洪水演进 一、二维数值仿真 有限体积法 联合调度
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裂缝性气水两相地层井筒组合数值模拟 被引量:4
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作者 朱瑞 吕涛 +1 位作者 胡勇 钟兵 《西南石油学院学报》 CAS CSCD 2002年第5期37-39,共3页
气水井试井对天然气开发具有重大意义。借助数值模拟方法了解地下气流和水流的变化 ,对于提高采收率是极为重要的。通常的数值模拟中仅考虑了储层的渗流动态 ,而把井筒视为线汇处理 ,这不能准确的反映出井筒和储层之间的相互影响。建立... 气水井试井对天然气开发具有重大意义。借助数值模拟方法了解地下气流和水流的变化 ,对于提高采收率是极为重要的。通常的数值模拟中仅考虑了储层的渗流动态 ,而把井筒视为线汇处理 ,这不能准确的反映出井筒和储层之间的相互影响。建立了气水两相组合模型 ,借助有限体积法导出了组合模型的离散方程 ,并讨论了求解的边界条件。 展开更多
关键词 气水井 裂缝性 地层井筒组合模型 气水两相流 数值模拟 有限体积法
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基于联合有限元-离散元的混凝土重力坝破坏三维仿真模拟 被引量:6
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作者 申振东 许栋 +2 位作者 白玉川 及春宁 Ante Munjiza 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期49-56,共8页
水利工程中混凝土重力坝在地震等作用下的三维破坏形式以及破坏过程对大坝安全影响重大。本文建立了固体材料的联合有限元-离散元(Combined Finite-Discrete Element)三维数学模型,并引入Single/Smeared断裂损伤模型,模拟混凝土材料的... 水利工程中混凝土重力坝在地震等作用下的三维破坏形式以及破坏过程对大坝安全影响重大。本文建立了固体材料的联合有限元-离散元(Combined Finite-Discrete Element)三维数学模型,并引入Single/Smeared断裂损伤模型,模拟混凝土材料的破坏。数学模型经验证后,用于地震作用下混凝土重力坝破坏的三维数值模拟,结果表明,联合有限元-离散元方法能够有效模拟坝体的破坏模式和破坏阈值条件,且具有将坝体连续变形与不连续断裂有机结合的优点。通过一系列数值模拟工况的对比,分析了模型网格分辨率对破坏条件、破坏模式以及程序计算效率的影响,研究结果能够为大坝的抗震设计提供有价值的参考。 展开更多
关键词 混凝土重力坝 联合有限元-离散元 Single/Smeared破坏模型 三维模拟
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PC桥梁预应力和徐变耦合时变效应的数值模拟 被引量:10
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作者 马诚 陈惟珍 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期77-82,共6页
针对传统PC桥梁设计软件难以反映预应力和徐变耦合时变效应的情况,将空间嵌入式实体组合单元应用于该类桥梁的空间受力分析中。采用拟线性回归方法对现行桥规徐变系数进行拟合,推导预应力和徐变耦合时变效应有限元分析列式,并编制相应... 针对传统PC桥梁设计软件难以反映预应力和徐变耦合时变效应的情况,将空间嵌入式实体组合单元应用于该类桥梁的空间受力分析中。采用拟线性回归方法对现行桥规徐变系数进行拟合,推导预应力和徐变耦合时变效应有限元分析列式,并编制相应有限元分析程序。以一跨径为7.5m的预应力混凝土简支梁为例,检验编制程序的正确性,并采用编制程序分析该简支梁的徐变效应。分析结果表明:编制程序精确地考虑了混凝土徐变与钢筋预应力损失间的耦合效应,更能反映结构真实的力学状态;拟线性回归方法对现行桥规徐变系数的拟合公式精度较高,适于有限元编程。 展开更多
关键词 预应力混凝土桥 嵌入式实体组合单元 预应力 徐变 耦合效应 数值模拟 有限元法
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金属热防护系统瞬态传热数值模拟方法研究 被引量:5
11
作者 李东辉 夏新林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期1195-1200,共6页
针对由金属蜂窝夹心板和多层纤维绝热材料组成的金属热防护系统(Metallic Thermal ProtectionSytems,MTPS)建立了气动加热条件下整体传热计算模型,采用蒙特卡罗方法模拟蜂窝腔内的三维辐射传递和每个纤维层内的一维辐射传递,采用有限体... 针对由金属蜂窝夹心板和多层纤维绝热材料组成的金属热防护系统(Metallic Thermal ProtectionSytems,MTPS)建立了气动加热条件下整体传热计算模型,采用蒙特卡罗方法模拟蜂窝腔内的三维辐射传递和每个纤维层内的一维辐射传递,采用有限体积法对MTPS一体化结构内辐射导热耦合换热能量方程进行求解,对某结构的MTPS瞬态传热及热响应进行了数值模拟分析,结果表明在所给定的典型时变气动热流条件下金属蜂窝夹芯板对MTPS瞬态热响应影响很小,增大蜂窝腔内表面发射率可明显降低蜂窝蒙皮间的温度差,再入过程中时变气体压力对MTPS瞬态热响应有明显的影响。 展开更多
关键词 金属热防护系统 气动加热 辐射导热耦合换热 蒙特卡罗方法 有限体积法 数值模拟
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弧形翼-身组合体零攻角流场的数值仿真研究 被引量:1
12
作者 郑健 周长省 张磊 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第13期3401-3403,3419,共4页
通过有限体积法和二阶迎风格式,对弧形翼-身组合体流场进行了数值仿真研究。研究结果给出了弧形翼气动特性随飞行马赫数[Ma=1.5~5.5]的变化,其静态稳定性的损失变化和滚转力矩系数的变化规律,且详细分析了弧形翼在零攻角下产生自诱导... 通过有限体积法和二阶迎风格式,对弧形翼-身组合体流场进行了数值仿真研究。研究结果给出了弧形翼气动特性随飞行马赫数[Ma=1.5~5.5]的变化,其静态稳定性的损失变化和滚转力矩系数的变化规律,且详细分析了弧形翼在零攻角下产生自诱导滚转力矩的原因。数值计算结果与国外的风洞实验结果进行比较,发现与JPL飞行实验有较好的吻合性。 展开更多
关键词 弧形翼 数值模拟 翼-身组合 区域法 有限体积法
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船用柴油机机体组合结构模态分析方法 被引量:1
13
作者 魏立队 段树林 +2 位作者 吴伋 武起立 于洪亮 《噪声与振动控制》 CSCD 2012年第2期132-136,共5页
利用数值试验方法验证包括柴油机机座、机架、气缸体、扫气箱、空冷器等有限元模型简化的合理性。通过螺栓连接板件的模态试验验证有限元法模态分析中螺栓连接处理方法韵可靠性。在此基础上建立包括以上各部件的某大型船用6缸柴油机机... 利用数值试验方法验证包括柴油机机座、机架、气缸体、扫气箱、空冷器等有限元模型简化的合理性。通过螺栓连接板件的模态试验验证有限元法模态分析中螺栓连接处理方法韵可靠性。在此基础上建立包括以上各部件的某大型船用6缸柴油机机体组合结构有限元模型。通过对整体结构模态分析,找出整机刚度局部薄弱部位和整体固有振型。为大型船用柴油机设计人员在设计阶段,预报和预防整体结构振动提供一较为简便的方法。 展开更多
关键词 振动与波 船用柴油机 数值试验 模态分析 有限元法 组合结构
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有限元三角网格中波动的频散分析及数值仿真 被引量:1
14
作者 王圣柱 周建科 +1 位作者 张奎华 王艺豪 《地震学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期493-507,532,共15页
波动问题有限元离散后会引起数值误差,数值频散的本质就是数值误差传播引起的非物理解.数值频散不仅没有实际意义,而且还会影响对真实波动现象的认识.为厘清有限元三角网格中波动数值频散的影响因素,本文推导了集中质量矩阵和一致质量... 波动问题有限元离散后会引起数值误差,数值频散的本质就是数值误差传播引起的非物理解.数值频散不仅没有实际意义,而且还会影响对真实波动现象的认识.为厘清有限元三角网格中波动数值频散的影响因素,本文推导了集中质量矩阵和一致质量矩阵的频散函数,同时给出了组合质量矩阵的频散函数,并对不同质量矩阵的数值频散进行了对比研究.理论分析和数值计算结果表明:有限元三角网格中波动的数值频散受网格布局、波传播方向、单元网格纵横比以及质量矩阵的影响;一致质量矩阵的数值频散比集中质量矩阵更易受到波传播方向的影响;不合理的三角网格单元会对数值相速度(数值频散)产生不良影响;正三角网格中波动的数值频散几乎不受波传播方向的影响;一致质量矩阵与集中质量矩阵的线性组合能够有效地压制数值频散. 展开更多
关键词 有限元法 三角网格 波动方程 数值频散 组合质量矩阵 数值仿真
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高分子弹性元件与带V型槽钢摩擦元件组合式缓冲器 被引量:7
15
作者 魏延刚 田康康 +2 位作者 王睿嘉 宋海超 宋亚昕 《铁道机车车辆》 2017年第3期25-29,111,共6页
介绍了两种高分子弹性元件与钢摩擦元件组合的新型缓冲器钢摩擦元件的设计原理,并应用有限元法对新型缓冲器的静压试验进行仿真研究,研究结果表明新型缓冲器不仅保持了高分子弹性元件缓冲器的优点,又能有效提高缓冲器的能量吸收率,为新... 介绍了两种高分子弹性元件与钢摩擦元件组合的新型缓冲器钢摩擦元件的设计原理,并应用有限元法对新型缓冲器的静压试验进行仿真研究,研究结果表明新型缓冲器不仅保持了高分子弹性元件缓冲器的优点,又能有效提高缓冲器的能量吸收率,为新型缓冲器进一步的研发提供有价值的参考。 展开更多
关键词 高分子弹性元件 钢摩擦元件 组合式缓冲器 静压试验仿真 有限元法
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程潮铁矿深部矿体联合开采地表沉降规律研究 被引量:5
16
作者 张开新 王平 +3 位作者 裴明松 焦骜 汪创 商欢迪 《金属矿山》 CAS 北大核心 2016年第1期175-179,共5页
程潮铁矿选厂位于该铁矿深部矿体之上,采用2种采矿方法联合开采-430^-500 m阶段矿体时会引起选厂区域地表沉降。应用数值分析相关理论,建立采矿模型,采用FLAC3D有限差分法软件对开挖进行数值模拟,根据模拟结果分析地表沉降规律,从而预... 程潮铁矿选厂位于该铁矿深部矿体之上,采用2种采矿方法联合开采-430^-500 m阶段矿体时会引起选厂区域地表沉降。应用数值分析相关理论,建立采矿模型,采用FLAC3D有限差分法软件对开挖进行数值模拟,根据模拟结果分析地表沉降规律,从而预测是否要搬迁地表选厂,并根据不同情况提出相应的预防措施。结果反映地表选厂区域受地下开采沉降较大,影响选厂正常生产及选矿车间构建筑物的安全,且选场区域沉降与开采深部矿体间水平距离呈现一般规律,因此建议搬迁选厂。 展开更多
关键词 联合开采 有限差分法 数值模拟 地表沉降
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基于有限元⁃离散元结合方法的Steven实验三维数值模拟 被引量:4
17
作者 黄彬彬 傅华 +1 位作者 喻寅 刘仓理 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期995-1002,共8页
针对有限元方法描述断裂与摩擦时存在算法困难,而离散元方法难以描述炸药结构响应的问题,建立了有限元-离散元相结合的三维数值模拟方法与Fortran计算程序。通过有限元模拟炸药外金属壳体变形,离散元模拟炸药内部的裂纹扩展与摩擦升温,... 针对有限元方法描述断裂与摩擦时存在算法困难,而离散元方法难以描述炸药结构响应的问题,建立了有限元-离散元相结合的三维数值模拟方法与Fortran计算程序。通过有限元模拟炸药外金属壳体变形,离散元模拟炸药内部的裂纹扩展与摩擦升温,采用Arrhenius方程描述炸药热分解反应放热,实现了装药低速撞击非冲击点火的三维模拟。以Steven实验作为算例,开展了脆性炸药PBX-2在钝头弹与平头弹两种撞击条件下装药破坏与点火的模拟,考察了炸药非均匀性的影响,获得了装药受载应力历史、裂纹分布、温升曲线、点火时间与位置、撞击点火速度阈值等,分析了钝头弹与平头弹撞击点火的分布特性。以炸药裂纹摩擦以及自反应放热为点火机制的模拟结果与文献报道的实验结果符合较好。 展开更多
关键词 有限元-离散元结合方法 三维数值模拟 低速撞击点火 Steven实验
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