结构爆炸毁伤的浸没多介质有限体积物质点法

作者：倪锐晨; 孙梓贤; 李家盛; 张雄

来源：力学学报, 2022, 54(12): 3269-3282.

• 结构爆炸毁伤
• 流固耦合
• 浸没边界法
• 多介质有限体积法
• 物质点法

结构在爆炸载荷作用下的毁伤现象涉及强非线性激波、固体结构极端变形和破坏破碎、强流固耦合,给数值计算方法带来了极大的困难与挑战.针对结构爆炸毁伤问题,建立了浸没多介质有限体积物质点法(iMMFV-MPM),采用基于黎曼求解器的多介质有限体积法(MMFVM)模拟爆炸产物和空气的多介质流体,采用物质点法(MPM)模拟固体结构,并将提出的基于拉格朗日乘子的连续力浸没边界法(lg-CFIBM)扩展到多介质流体中以处理流固耦合边界条件.该算法在每个时间步严格满足流固耦合界面处的速度边界条件及动量守恒方程,不需要重构流固耦合界面,能够有效地模拟近场爆炸下爆炸产物与结构的相互作用、激波与结构的相互作用和演化以及结构的动态断裂和拓扑变化.利用iMMFV-MPM对近场爆炸下方形钢筋混凝土靶板的失效模式、外爆载荷下建筑物的毁伤现象以及多腔室内爆炸试验进行了模拟,模拟结果与相关实验数据吻合良好,验证了所建立的流固耦合算法的有效性及精度.

• 单位
  清华大学