颗粒冲击动力学的连续-离散混合模拟
软凝聚态物质
2022-11-24 v2 地球物理
摘要
颗粒冲击——固体物体对颗粒介质的动力学侵入——在包括岩土工程在内的科学和工程应用中广泛存在。现有的颗粒冲击动力学模拟方法依赖于纯离散方法或纯连续方法。然而，从计算角度看，这两种方法均非最优。在此，我们引入一种基于耦合物质点-离散元方法（MP-DEM）的连续-离散混合方法，以无与伦比的效率模拟颗粒冲击动力学。为应对高度复杂的固-粒相互作用，我们为现有MP-DEM公式增添了三个新要素：(i) 在极端冲击载荷下无相互穿透地耦合连续与离散部分的鲁棒接触算法，(ii) 采用乘性弹塑性描述大变形运动学，以及 (iii) 捕捉颗粒介质气化过程的跨相本构关系。为验证，我们还通过实验室测量落向干砂的实心球冲击动力学生成了实验数据。对实验的模拟表明，所提方法能在冲击力、侵入深度和飞溅模式方面很好地再现颗粒冲击动力学。进一步，通过对材料属性、模型公式和数值方案的参数研究，我们确定了成功进行颗粒冲击动力学连续-离散模拟的关键因素。
引用
@article{arxiv.2108.02080,
title = {Hybrid continuum-discrete simulation of granular impact dynamics},
author = {Yupeng Jiang and Yidong Zhao and Clarence E. Choi and Jinhyun Choo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.02080},
year = {2022}
}