一种无沙漏模式的全拉格朗日光滑粒子流体动力学公式
流体动力学
2023-05-01 v1
摘要
用于弹性固体动力学的全拉格朗日光滑粒子流体动力学（TL-SPH）存在沙漏模式，其可能增长并导致大变形问题模拟失败。为解决这一长期问题，我们提出一种基于体积-偏应力分解的无沙漏模式公式。受如下事实启发：沙漏模式引发的非物理锯齿状粒子分布伪影主要以剪切变形及 Navier-Stokes（NS）方程中黏性项的标准 SPH 离散化为特征，本公式通过位移的 Laplacian 直接计算剪应力作用，而非由剪应力散度得出。我们模拟了一系列具挑战性的基准算例，表明本公式在提升精度与计算效率的同时，能够消除沙漏模式，并以单一通用有效参数实现极佳数值稳定性。此外，模拟了具实际意义的支架结构变形，展示了本方法在生物力学领域的潜力。
引用
@article{arxiv.2212.00753,
title = {An hourglass-free formulation for total Lagrangian smoothed particle hydrodynamics},
author = {Dong Wu and Chi Zhang and Xiaojing Tang and Xiangyu Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.00753},
year = {2023}
}
备注
38 pages 21 figures