基于修正剑桥模型的软黏土中沉桩过程欧拉-拉格朗日耦合模拟分析 被引量：12

1

作者 孟振 陈锦剑 王建华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期263-268,共6页

利用CEL(Coupled Eulerian-Lagrangian)有限元大变形方法模拟了不排水条件下软黏土中沉桩施工对桩周土体的影响.利用有效应力的方法实现了修正剑桥(MCC)模型Vumat子程序中超孔压的计算,通过与室内土工试验(一维压缩试验和三轴试验)结果... 利用CEL(Coupled Eulerian-Lagrangian)有限元大变形方法模拟了不排水条件下软黏土中沉桩施工对桩周土体的影响.利用有效应力的方法实现了修正剑桥(MCC)模型Vumat子程序中超孔压的计算,通过与室内土工试验(一维压缩试验和三轴试验)结果对比证明了子程序的可靠性.将修正剑桥模型的Vumat子程序嵌入到Abaqus/Explicit的CEL方法中用于软黏土中沉桩效应的模拟分析.对计算得到的桩周土体流动、水平位移、超孔压、水平应力的分析表明,所采用的考虑孔压的CEL数值分析方法可以较好地模拟软黏土非排水条件下沉桩效应问题. 展开更多

关键词 软黏土 修正剑桥模型 欧拉-拉格朗日耦合 沉桩效应 超孔压

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桶形基础液压下沉过程的耦合欧拉-拉格朗日有限元法分析 被引量：17

2

作者 闫澍旺 林澍 +2 位作者 霍知亮 楚剑 郭伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期247-252,共6页

由于结构物贯入时网格变形过大而产生扭曲畸变等问题,常会造成岩土工程下沉贯入领域的数值分析收敛困难甚至计算结果失真。采用合适的数值方法分析此类问题颇具挑战性。传统的有限元模拟方法往往会出现收敛困难、作出不合理的假设以及... 由于结构物贯入时网格变形过大而产生扭曲畸变等问题,常会造成岩土工程下沉贯入领域的数值分析收敛困难甚至计算结果失真。采用合适的数值方法分析此类问题颇具挑战性。传统的有限元模拟方法往往会出现收敛困难、作出不合理的假设以及需要依赖用户的专业网格重划分和插值程序等问题。耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)分析方法结合了拉格朗日网格与欧拉网格的优点,可以有效地解决有关大变形和材料破坏等诸多问题。通过位移控制法和力控制法两种下沉方式,进行桶形基础室内液压下沉模型试验,得出不同强度的黏土中桶形基础下沉阻力和下沉深度的关系及土塞高度。应用CEL有限元法进行模拟,计算结果与试验结果较为符合。采用的CEL有限元模拟方法不仅可对桶形基础自重下沉和液压下沉进行预测,也可为其他海洋基础结构的贯入模拟提供有益参考。 展开更多

关键词 岩土工程 下沉 耦合欧拉-拉格朗日方法 桶形基础 土塞

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基于耦合欧拉- 拉格朗日算法的航行体缓冲头帽冲击性能 被引量：6

3

作者 权晓波 包健 +1 位作者 孙龙泉 王都亮 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期851-860,共10页

航行体在入水过程中会受到强烈的冲击载荷,过高的冲击载荷极易造成结构破坏和内部设备失灵,研究结构高速入水降载技术具有十分重要的意义。设计一种以预制裂纹碳纤维材料作为外罩、泡沫铝作为内部缓冲材料的缓冲头帽。基于有限元方法,... 航行体在入水过程中会受到强烈的冲击载荷,过高的冲击载荷极易造成结构破坏和内部设备失灵,研究结构高速入水降载技术具有十分重要的意义。设计一种以预制裂纹碳纤维材料作为外罩、泡沫铝作为内部缓冲材料的缓冲头帽。基于有限元方法,采用耦合欧拉- 拉格朗日求解器研究缓冲头帽的降载效果,通过对比数值结果与小球入水实验图像验证数值方法的有效性。分析在不同入水速度和入水角度条件下,缓冲头帽的抗冲击性能、损伤模式以及空泡的发展过程。结果表明:缓冲头帽撞击水面后沿着预制裂纹破碎,泡沫铝压缩吸能;随着自由液面以下的空泡不断向外扩张,破碎的头帽贴着空泡内壁向四周散开;缓冲头帽对于不同入水速度和入水角度的航行体有着良好的降载效果,在最恶劣的垂直入水条件下降载率可达75%以上。 展开更多

关键词 航行体 入水冲击 降载 耦合欧拉-拉格朗日算法 缓冲头帽 斜入水

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钻井船插桩对邻近桩影响的耦合欧拉-拉格朗日有限元方法研究 被引量：27

4

作者 王建华 兰斐 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1127-1136,共10页

依据模拟钻井船在黏土层中插桩对邻近桩影响的离心模型试验结果,研究了通过耦合欧拉-拉格朗日（CEL）有限元计算并结合非线性地基梁有限元计算,分析钻井船插桩对邻近桩影响问题的可行性。CEL有限元方法将产生大变形的土体设为欧拉体,采... 依据模拟钻井船在黏土层中插桩对邻近桩影响的离心模型试验结果,研究了通过耦合欧拉-拉格朗日（CEL）有限元计算并结合非线性地基梁有限元计算,分析钻井船插桩对邻近桩影响问题的可行性。CEL有限元方法将产生大变形的土体设为欧拉体,采用欧拉有限元方法计算该区域的变形响应,计算过程中,欧拉体的空间网格形状、大小位置保持不变,物质可在网格之间运动;其他土体设为拉格朗日体,采用拉格朗日有限元方法计算变形响应,计算过程中,物质的运动和网格的变形保持一致。运用罚函数方法实现欧拉体与拉格朗日体的耦合。通过CEL有限元计算,可以确定钻井船插桩导致的邻近桩桩身水平位移。进一步通过非线性地基梁有限元模型计算确定桩身弯矩。计算结果表明,利用CEL有限元方法并结合非线性地基梁有限元方法计算出的桩身位移和弯矩沿桩长的变化与离心模型试验结果基本一致。说明采用CEL有限元方法并结合非线性地基梁有限元方法分析黏土层中插桩对邻近桩的影响问题是可行的。CEL有限元模型中欧拉土体范围的设置对计算结果有明显影响。研究表明,若插桩深度小于0.75倍桩靴直径,可将欧拉土体范围设置成1.00~1.25倍桩靴直径;若插桩深度大于0.75倍桩靴直径,将欧拉土体范围取为插桩深度以下0.5倍桩靴直径是恰当的。 展开更多

关键词 钻井船插桩 耦合欧拉-拉格朗日方法 插桩影响 非线性地基梁

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下沉过程耦合欧拉-拉格朗日有限元法分析 被引量：4

5

作者 霍知亮 郎瑞卿 闫澍旺 《水利与建筑工程学报》 2020年第3期9-13,共5页

在进行基础或结构物下沉贯入的数值分析时,常会遇到接触的处理困难、网格大变形造成的扭曲畸变等问题,引起程序收敛困难、计算失真。应用何种数值分析方法,准确的模拟下沉过程结构物和土的相互作用,已成为此领域的一个重要课题。耦合的... 在进行基础或结构物下沉贯入的数值分析时,常会遇到接触的处理困难、网格大变形造成的扭曲畸变等问题,引起程序收敛困难、计算失真。应用何种数值分析方法,准确的模拟下沉过程结构物和土的相互作用,已成为此领域的一个重要课题。耦合的欧拉-拉格朗日方法结合了欧拉计算方法与拉格朗日计算方法的特点,通过固定的欧拉网格及可以在网格中运动的材料,可有效的处理网格畸变等大变形分析中存在的解法困难,其接触算法可得到基础或结构物准确的应力应变状态。通过砂土中桩的静压下沉、吸力锚的自重下沉和海底管线自沉分析三个应用实例,表明CEL有限元法可有效模拟大变形问题,所得的计算结果有较好的适用性。其分析方法和成果可为其它类型基础结构的下沉分析提供有益参考。 展开更多

关键词 下沉 耦合欧拉-拉格朗日方法 桩基础 吸力锚 海底管线

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基于耦合欧拉-拉格朗日方法的射弹高速入水尾拍数值分析 被引量：9

6

作者 王晓辉 孙士明 +2 位作者 季锦梁 王志 褚学森 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期110-115,共6页

针对超空泡射弹火炮武器在航空反水雷作战中的应用,基于有限元分析软件Abaqus耦合欧拉-拉格朗日方法,开展射弹高速入水过程的数值模拟研究。通过对射弹垂直入水过程的数值模拟,获得高速入水载荷的一般形式;分析射弹倾斜入水过程中入水... 针对超空泡射弹火炮武器在航空反水雷作战中的应用,基于有限元分析软件Abaqus耦合欧拉-拉格朗日方法,开展射弹高速入水过程的数值模拟研究。通过对射弹垂直入水过程的数值模拟,获得高速入水载荷的一般形式;分析射弹倾斜入水过程中入水空泡的包覆状态与入水载荷、入水姿态变化之间的耦合关系,揭示射弹入水尾拍这一动态稳定运动的形成机理。不同入水攻角下射弹高速入水尾拍的仿真结果表明,在相同发射状态下,入水攻角是影响射弹密集度的重要因素。 展开更多

关键词 超空泡射弹 高速入水 耦合欧拉-拉格朗日方法 尾拍

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一种网-桁架式海上拦截装置仿真分析

7

作者 范碧岑 李楷 +3 位作者 丁生宝 苑志江 蒋晓刚 陆丛红 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期182-193,共12页

针对海上设施的安全防护问题,提出了一种网-桁架式海上拦截装置,目的是在有效拦截来袭小艇撞击的同时尽量降低对拦截装置本身的损伤.为验证这一装置的有效性,基于显式动力学和欧拉-拉格朗日耦合方法对拦截装置拦截小艇过程进行数值模拟... 针对海上设施的安全防护问题,提出了一种网-桁架式海上拦截装置,目的是在有效拦截来袭小艇撞击的同时尽量降低对拦截装置本身的损伤.为验证这一装置的有效性,基于显式动力学和欧拉-拉格朗日耦合方法对拦截装置拦截小艇过程进行数值模拟,设定小艇垂直撞击支撑柱、支撑柱间隙和45°撞击支撑柱、支撑柱间隙4种工况,每种工况包含10、20、30 m/s 3种速度.通过对这12组仿真的碰撞力、能量以及破损状态分析,全方位分析了该装置的防撞性能和对小艇的拦截效果.所有工况下该装置都能完成对小艇的拦截,说明这种装置具有优秀的拦截效果. 展开更多

关键词 海上拦截装置 安全防护 动力学仿真 欧拉-拉格朗日耦合(CEL)

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带椭球形气囊航行体落水-上浮过程仿真 被引量：2

8

作者 包健 马贵辉 +2 位作者 孙龙泉 陈惟楚 李明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期206-218,共13页

针对水下发射模型试验中的模型低速落水问题,提出一种带椭球形气囊的航行体落水回收方案,两个气囊等距分布在航行体两侧,航行体与气囊之间用连接带相连。数值仿真基于Abaqus的耦合欧拉-拉格朗日方法,通过对比AUV头段入水的试验结果和仿... 针对水下发射模型试验中的模型低速落水问题,提出一种带椭球形气囊的航行体落水回收方案,两个气囊等距分布在航行体两侧,航行体与气囊之间用连接带相连。数值仿真基于Abaqus的耦合欧拉-拉格朗日方法,通过对比AUV头段入水的试验结果和仿真结果,验证数值方法的有效性。分析在不同姿态角和不同初始囊压的条件下,带气囊航行体低速落水后的运动过程、囊压变化以及连接带的受力情况。研究结果表明,航行体姿态角是影响落水-上浮过程的最重要因素,初始囊压次之;对于最大落水深度、囊压峰值、拉力峰值而言,趋于垂直落水的工况更加危险,最大落水深度为1.33倍航行体长度,最大囊压为3.7倍基准囊压,连接带最大拉力为2.2倍航行体重力。这些结论可为航行体落水回收的方案设计与结构参数设计提供参考依据。 展开更多

关键词 航行体 气囊 落水冲击 耦合欧拉-拉格朗日方法

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双发CL-20基含铝装药水下爆炸载荷特性

9

作者 张竞元 李海龙 +2 位作者 冯海云 王龙侃 张之凡 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期747-757,I0005,共12页

基于水下爆炸理论,采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法,建立了CL-20基含铝炸药水下爆炸模型,分析了冲击波载荷和气泡动力学特性;在此基础上探究了双发CL-20基含铝装药水下爆炸冲击波时空分布规律及气泡融合特性,讨论了不完整刚性边界附近双... 基于水下爆炸理论,采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法,建立了CL-20基含铝炸药水下爆炸模型,分析了冲击波载荷和气泡动力学特性;在此基础上探究了双发CL-20基含铝装药水下爆炸冲击波时空分布规律及气泡融合特性,讨论了不完整刚性边界附近双发CL-20基含铝装药水下爆炸气泡动力学特性,得到了装药种类、破口尺寸和爆距3种关键因素对双发装药水下爆炸气泡载荷特性的影响。结果表明,与TNT装药相比,CL-20基含铝装药水下爆炸气泡半径和脉动周期更大,气泡最大半径增大了27%,脉动周期提高了65%,但气泡脉动压力小于TNT。双发CL-20基含铝装药在水平和垂直位置具有特征尖锐波峰-波谷载荷曲线和特征双峰曲线,冲击波峰值压力大于单发装药,最大增长率可达48.26%。不完整刚性边界破口尺寸、爆距增大会增加双发装药气泡射流宽度和持续时间,CL-20会加剧不完整边界对气泡动力学的影响。 展开更多

关键词 爆炸力学 CL-20基含铝炸药 水下爆炸 冲击波 气泡动力学 不完整边界 耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法

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基于CEL的海上自升式稳桩平台桩基竖向承载力

10

作者 许海波 叶兆艺 +3 位作者 郑龙 沈佳轶 朱亮 李超杰 《中国海洋平台》 2025年第1期71-75,87,共6页

采用有限元软件Abaqus中的耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)数值模拟方法分析江苏启东海域某自升式稳桩平台桩基承载特性,结果表明:CEL数值模拟方法可以有效模拟桩腿贯入地层全过程,揭示桩腿贯入过程中土体密度演化... 采用有限元软件Abaqus中的耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)数值模拟方法分析江苏启东海域某自升式稳桩平台桩基承载特性,结果表明:CEL数值模拟方法可以有效模拟桩腿贯入地层全过程,揭示桩腿贯入过程中土体密度演化规律;CEL数值模拟结果与采用《海洋井场调查规范》所得的桩基承载力特征曲线基本一致;推荐桩基安全贯入深度为10.0 m,位于土层②-2,粉质黏土层,此时理论和数值分析所得的桩基承载力都为4.0 MN。所得结果可为江苏启东海域自升式稳桩平台的安全作业提供理论支持。 展开更多

关键词 自升式稳桩平台 耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian CEL)数值模拟 理论分析 竖向承载力

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PBX炸药缝隙挤压加载下的破裂模式及点火响应

11

作者 胡秋实 尚海林 +2 位作者 吴兆奎 廖深飞 傅华 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3135-3146,共12页

武器装药服役过程中内部容易产生缝隙等结构弱环。针对圆形缝隙开展PBX-3炸药及其模拟材料缝隙挤压加载实验。通过结构设计,使样品内部的宏观裂纹在实验结束后的拆卸过程中不发生破坏,保留裂纹原始形貌以便于观测分析。采用45°镜... 武器装药服役过程中内部容易产生缝隙等结构弱环。针对圆形缝隙开展PBX-3炸药及其模拟材料缝隙挤压加载实验。通过结构设计,使样品内部的宏观裂纹在实验结束后的拆卸过程中不发生破坏,保留裂纹原始形貌以便于观测分析。采用45°镜反射成像结合高速摄影,记录样品缝隙挤压的动态全过程。采用欧拉-拉格朗日耦合方法对炸药缝隙挤压过程进行仿真计算,用未点火情况下的实验数据进行模型参数校核,使用校核后的模型对点火情况进行再计算。基于做功和加热增加物体内能的等效性,对主导点火机制和点火时间进行分析。研究结果表明:缝隙挤压加载下样品内部形成滑移区和死区,两区分界面为锥面;对于φ0.8 mm直径的缝隙,强围压下挤压速度仅4.2 m/s即可导致点火,点火后的燃烧反应烈度随缝隙尺寸的减小而增加;数值模拟得到的挤压应力、速度及破裂模式与实验结果符合较好,滑移区与死区之间的挤压摩擦功率高达数千W/cm^(2),点火时间为百μs量级,引发点火的重要机制是滑移区-死区界面的挤压摩擦温升。 展开更多

关键词 PBX炸药 缝隙挤压 破裂模式 点火 欧拉-拉格朗日耦合

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发射筒易碎前盖开盖过程的流体与固体耦合仿真方法 被引量：5

12

作者 张宝振 王汉平 +1 位作者 窦建中 程梦文 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1660-1669,共10页

发射筒易碎前盖的压力波开盖过程是一个典型的流体与固体耦合问题。为研究易碎前盖的开启仿真过程,对易碎盖聚氨酯复合材料分别做了静态拉压实验、动态拉压实验,并利用用户子程序VUSDFLD对混凝土塑性损伤(CDP)本构模型进行扩展开发,用... 发射筒易碎前盖的压力波开盖过程是一个典型的流体与固体耦合问题。为研究易碎前盖的开启仿真过程,对易碎盖聚氨酯复合材料分别做了静态拉压实验、动态拉压实验,并利用用户子程序VUSDFLD对混凝土塑性损伤(CDP)本构模型进行扩展开发,用以描述易碎盖材料的承载和破裂状况;基于计算流体力学(CFD)的发射筒内流场仿真,对欧拉方法的同工况模型进行仿真校验,并借助耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)算法对易碎前盖的开启过程进行仿真。结果表明:所开发的含单元失效的CDP本构模型能较好地吻合材料实验和产品实验情况;CFD与CEL算法相结合的仿真方法能有效解决压力波开盖这类流体与固体耦合问题,且具有较高精度。 展开更多

关键词 发射筒 易碎盖 聚氨酯 混凝土塑性损伤本构 耦合的欧拉-拉格朗日算法 流体与固体耦合

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多点爆炸下海洋平台上层结构动态响应模拟与损伤分析

13

作者 林红 栾昊臣 +6 位作者 魏龙成 杨蕾 张硕 韩萍萍 许昊 范淇 陈国明 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期182-191,共10页

近年来海洋平台火灾爆炸事故频发,爆炸产生的超压将对平台结构造成损伤;目前研究仅局限于对小型关键构件或简化舱室模型在单点爆炸场景下进行模拟。针对大型导管架平台典型上层甲板及复杂舱室结构,基于欧拉-拉格朗日耦合算法对多点爆炸... 近年来海洋平台火灾爆炸事故频发,爆炸产生的超压将对平台结构造成损伤;目前研究仅局限于对小型关键构件或简化舱室模型在单点爆炸场景下进行模拟。针对大型导管架平台典型上层甲板及复杂舱室结构,基于欧拉-拉格朗日耦合算法对多点爆炸场景下的爆炸冲击过程进行模拟,分析平台设备与防爆墙分布对爆炸冲击波传播路径的影响;研究多点爆炸载荷作用下冲击波的传播规律,分析平台上部结构的动态响应,对比研究不同爆炸场景下结构的损伤情况。结果表明:对于复杂舱室结构,同质量TNT情况下采用单点爆源和双点爆源两种爆炸方式,前者的峰值超压是后者的1.82倍,而结构的最大等效变形和最大等效应力几乎相等;当爆点数量分别为3和2(TNT总质量倍比为1.68)时,峰值超压几乎相等,而结构的最大变形倍比为2.88。 展开更多

关键词 导管架海洋平台 多点爆炸 动态响应 爆炸超压 欧拉-拉格朗日耦合算法

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竖向小曲率半径曲线顶管掘进管节-土体相互作用 被引量：1

14

作者 李登 庄欠伟 +4 位作者 黄昕 周东荣 朱小东 张弛 魏良孟 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期69-79,共11页

“长江口二号”古沉船采用国际首创的曲线顶管底幕法进行打捞,其顶管机的机械设计及管节的结构设计需明确顶管管节与地层的相互作用并建立合理的顶推力计算模型.在厘清顶管掘进过程中管节-地层相互作用因素的基础上,基于极限平衡理论,... “长江口二号”古沉船采用国际首创的曲线顶管底幕法进行打捞,其顶管机的机械设计及管节的结构设计需明确顶管管节与地层的相互作用并建立合理的顶推力计算模型.在厘清顶管掘进过程中管节-地层相互作用因素的基础上,基于极限平衡理论,推导竖向小曲率半径曲线顶管掘进顶推力计算方法.采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法对单根管节的动态掘进过程进行数值模拟分析,获得小曲率半径矩形曲线顶管掘进过程中地层应力和地表变形的动态变化规律,并通过与模型试验、现场施工监测数据和理论计算结果的对比分析,明确竖向小曲率半径曲线顶管动态掘进过程中顶推力的动态变化特征及控制因素.研究成果可为类似“长江口二号”打捞工程的实施提供重要的理论依据和技术指导. 展开更多

关键词 曲线顶管底幕法 沉船打捞 顶推力 耦合欧拉-拉格朗日方法 地层变形

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基于多目标优化的跨介质航行体水面滑跳初始运动参数设计 被引量：1

15

作者 孙士明 郁伟 +2 位作者 王晓辉 李振旺 刘彩连 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期541-551,共11页

基于耦合欧拉-拉格朗日方法,开展了初始运动参数对带滑板跨介质航行体近水面滑跳过程的影响规律研究。采用参数回归方法分别建立最大浸深、最大过载和俯仰角变化3个变量随航行体初始速度、入水角、滑板倾角变化的关系式,得到了跨介质航... 基于耦合欧拉-拉格朗日方法,开展了初始运动参数对带滑板跨介质航行体近水面滑跳过程的影响规律研究。采用参数回归方法分别建立最大浸深、最大过载和俯仰角变化3个变量随航行体初始速度、入水角、滑板倾角变化的关系式,得到了跨介质航行体稳定滑跳的参数包络,在入水角2°~5°、滑板倾角10°~25°、速度60~80 m/s范围之间,且在范围内各参数之间会相互制约。在此基础上,基于多目标优化算法获得了最适宜航行体稳定滑跳的初始参数为入水速度60.1 m/s、滑板倾角18.8°、入水角2°,在此参数范围内,跨介质航行体的水面滑跳过程可以在不超过航行体过载要求的条件下获得相对最小的入水浸深和俯仰角变化。 展开更多

关键词 跨介质 水面滑跳 多目标优化 耦合欧拉-拉格朗日方法

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基于CEL方法的带结构物溃坝流数值模拟

16

作者 马洪玉 李敬军 +2 位作者 朱凯斌 赵艺颖 杨正权 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2024年第2期159-168,共10页

随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行... 随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行。本文针对带有结构物的溃坝流动问题现象,采用CEL方法(Coupled Eulerian-Lagrangian analysis,耦合欧拉-拉格朗日方法),对于溃坝流的发展、演化进行了数值模拟。研究结果表明,模拟结果中溃坝流自由表面及流体尖端时程变化与文献试验结果拟合较好,CEL方法可应用在溃坝流现象的模拟,并且具有较好的准确性和精度。结构物材料性能、高度及与结构物与溃坝流间的位置,均会影响溃坝流的运动状态以及结构物的受力变形状态,在不考虑结构物破坏的情况下,提高结构物弹性模量,增加结构物高度,以及减小结构物与溃坝流间的距离均可提高结构物对于溃坝流的阻挡作用。 展开更多

关键词 溃坝流 计算流体力学 耦合欧拉-拉格朗日方法 数值模拟 流固耦合

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水下聚能金属射流载荷特性及毁伤效应研究 被引量：2

17

作者 姬祥 明付仁 张梁 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第1期15-20,共6页

为研究水下接触爆炸产生的金属射流载荷及其对双层水间隔板的损伤特性。使用耦合欧拉-拉格朗日方法,通过改变圆锥型金属罩的锥角,研究锥角对聚能射流速度的影响。改变金属罩的形状,得到不同类型的聚能侵彻体,在水下模拟其对双层靶板的... 为研究水下接触爆炸产生的金属射流载荷及其对双层水间隔板的损伤特性。使用耦合欧拉-拉格朗日方法,通过改变圆锥型金属罩的锥角,研究锥角对聚能射流速度的影响。改变金属罩的形状,得到不同类型的聚能侵彻体,在水下模拟其对双层靶板的毁伤作用。不同的锥角影响聚能射流的作用强度,锥角为90°的金属盖能形成最佳射流形状和最大射流速度,穿透效果最好;而不同的聚能侵彻体对靶板造成的损伤各不相同,聚能射流有更强的穿透力,而爆炸成型弹丸造成更大的毁伤面积。通过改变金属罩的形状,可获得不同类型的穿透体,能够适应复杂多变的海洋和损伤要求。该研究可为水下武器的研制和潜艇的防爆、抗冲击和防护提供参考。 展开更多

关键词 水下爆炸 金属射流 耦合欧拉-拉格朗日方法 载荷 毁伤效应

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带气囊结构航行体入水回收动力学特性研究 被引量：1

18

作者 职明洋 燕国军 +1 位作者 孙龙泉 王鹏霄 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期943-959,共17页

针对大尺度模型入水航行体的回收问题,为避免结构入水下落产生的过大入水深度对发射平台的安全造成威胁,并提升模型航行体的回收效率.文章设计了一种带气囊的航行体结构,认为气囊自空中释放并与航行体同步入水,经上浮后确保结构回收,并... 针对大尺度模型入水航行体的回收问题,为避免结构入水下落产生的过大入水深度对发射平台的安全造成威胁,并提升模型航行体的回收效率.文章设计了一种带气囊的航行体结构,认为气囊自空中释放并与航行体同步入水,经上浮后确保结构回收,并给出了模型具体的设计参数.同时基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)算法建立了带气囊结构入水回收的数值计算模型,结合相关球体入水以及AUV头段入水试验结果,验证了数值方法的有效性并选取了本模型的无关性网格尺度.在此基础上,开展了不同气囊体积下航行体垂直入水回收的计算,选取了该结构对应的最佳气囊体积.随后,针对不同入水参数(入水速度、攻角以及气囊固定位置)进行了带气囊结构航行体入水回收过程的对比分析.研究结果表明,气囊体积对回收效率的提升具有正相关作用,且在体积的选取中应兼顾回收效率与气囊内压响应;入水速度的增加诱导系统运动规模同步增加,不利于回收的进行;入水攻角以及气囊固定位置的不同造成不同阶段航行体偏转运动的差异,气囊固定在航行体中部且较大的入水攻角有利于航行体模型的入水回收. 展开更多

关键词 航行体回收 结构入水 气囊 姿态偏转 耦合欧拉-拉格朗日方法

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基于CEL法的破损边界附近气泡动力学特性研究 被引量：1

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作者 张啸 崔杰 +1 位作者 李明远 秦孜凯 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期99-106,共8页

为研究船舶受到水下爆炸冲击波打击后遭受气泡二次冲击,对船体产生破损甚至折断这一类问题,气泡与破损边界的相互作用机理。将破舱壁面简化为具有圆形破口的弹性壁面,基于耦合欧拉-拉格朗日法建立了破损边界附近水下爆炸气泡动力学模型... 为研究船舶受到水下爆炸冲击波打击后遭受气泡二次冲击,对船体产生破损甚至折断这一类问题,气泡与破损边界的相互作用机理。将破舱壁面简化为具有圆形破口的弹性壁面,基于耦合欧拉-拉格朗日法建立了破损边界附近水下爆炸气泡动力学模型,将数值结果与模型试验结果进行对比,验证了所建立方法的有效性。在此基础上,研究了气泡射流、气泡体积、脉动周期,以及气泡对壁面冲击损伤的影响,探明了不同破口参数下气泡的脉动规律和射流穿透破口、撕裂等特征规律。为高能武器的研发和舰船破损后安全防护提供理论和技术支撑。 展开更多

关键词 水下爆炸 气泡动力学 破损边界 流固耦合 耦合欧拉-拉格朗日(CEL)

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船舶结构碰撞试验及简化数值计算方法

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作者 卢安格 王子棠 +3 位作者 孔祥韶 李樱 陈三桂 吴卫国 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期128-139,共12页

[目的]采用流固耦合计算方法虽能较好地模拟船舶碰撞过程,但计算时间较长,为此,提出一种简化的数值计算方法。[方法]以某船的局部舱段为对象,开展多工况水上碰撞试验。采用力传感器和基于高速摄影技术非接触测量的方法获得到碰撞力及碰... [目的]采用流固耦合计算方法虽能较好地模拟船舶碰撞过程,但计算时间较长,为此,提出一种简化的数值计算方法。[方法]以某船的局部舱段为对象,开展多工况水上碰撞试验。采用力传感器和基于高速摄影技术非接触测量的方法获得到碰撞力及碰撞船的运动时程数据,通过对碰撞接触力和加速度响应等数据进行分析,并针对试验过程开展任意拉格朗日-欧拉(ALE)流固耦合数值计算分析,提出将碰撞过程中水域对撞击船的影响简化为等效质量,将对被撞船的影响简化为等效阻力,以面力的形式作用于被撞船非撞击侧用以阻碍被撞船运动的简化方法,然后基于此简化方法开展不涉及水域与结构耦合过程的数值计算。[结果]结果显示,采用简化计算方法得到的各工况的碰撞力峰值与试验值间的误差均在5%以内,且该方法所需要的计算时长远小于ALE流固耦合算法。[结论]所提简化数值计算方法可为实现船舶结构碰撞响应的高效计算提供一定的参考。 展开更多

关键词 模型试验 数值仿真 碰撞响应 任意拉格朗日-欧拉流固耦合

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