26233.沖擊荷載作用下多場耦合問題數(shù)值模擬方法

1、博士學(xué)位論文沖擊荷載作用下多場耦合問題數(shù)值模擬方法NumericalSimulationofMulti—fieldCouplingProblemSubjectedtoImpactLoads作者姓名：塑鍪學(xué)號：10903034大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要在航空航天、激光技術(shù)、核電、軍事等領(lǐng)域經(jīng)常會(huì)遇到諸如沖擊波、激光、碰撞等具有強(qiáng)間斷、高梯度變化特征的沖擊荷載作用下的多場

2、耦合問題。沖擊荷載作用下的耦合問題往往呈現(xiàn)出復(fù)雜的物理現(xiàn)象，針對這類問題需要綜合考慮多學(xué)科知識才能深刻的認(rèn)識其本質(zhì)，進(jìn)而采用相應(yīng)的技術(shù)手段予以解決。近年來這類問題的數(shù)值模擬已受到國內(nèi)外眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注，目前在耦合計(jì)算精度、數(shù)值振蕩、信息插值等方面仍存在著許多科學(xué)問題亟待解決。有鑒于此，本文針對沖擊荷載作用下多場耦合問題數(shù)值模擬方法開展了研究，針對不同的耦合問題建立了對應(yīng)的數(shù)值模擬方法，并在此基礎(chǔ)上集成了多場耦合分析計(jì)算的軟件平臺。全文

3、的主要研究內(nèi)容如下：(1)對具有強(qiáng)間斷、高梯度變化特征的沖擊荷載作用下雙曲型波傳播問題進(jìn)行研究。針對時(shí)域連續(xù)Galerkin有限元方法在這類沖擊荷載作用下波傳播過程中出現(xiàn)的虛假的非物理數(shù)值振蕩進(jìn)行分析，通過引入比例剛度阻尼的辦法對原有時(shí)域間斷Galerkin有限元方法進(jìn)行改進(jìn)。采用改進(jìn)的時(shí)域間斷Galerkin有限元方法針對一維和二維的彈性波、彈塑性波傳播問題進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果顯示改進(jìn)的時(shí)域間斷Galerkin有限元方法在較好濾去了波

4、后虛假的高頻非物理數(shù)值振蕩的同時(shí)，較好地濾去了波前虛假的高頻非物理數(shù)值振蕩。進(jìn)一步對激光作用下雙曲型非Fourier熱傳導(dǎo)問題進(jìn)行研究，采用時(shí)域間斷Gakerlin有限元方法對強(qiáng)脈沖激光作用下的半無限體、薄膜結(jié)構(gòu)的非Fourier熱傳導(dǎo)行為以及強(qiáng)激光脈沖作用下生物組織的非Fourier熱效應(yīng)及熱損傷行為進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果顯示時(shí)域間斷Galerkin有限元法在高頻激光脈沖數(shù)值計(jì)算中，具有濾去虛假的數(shù)值振蕩的能力，能夠較好的模擬固體介質(zhì)受

5、瞬態(tài)激光熱源后的熱傳導(dǎo)過程，具有廣泛的應(yīng)用性。(2)采用時(shí)域間斷Galerkin有限元方法和基于新幾何守恒律的有限體積方法建立了針對沖擊荷載作用下的流固耦合新松耦合數(shù)值模擬方法。針對壓力以及熱流密度等流場信息的數(shù)值傳遞方法進(jìn)行分析，提出采用具有與流場有限體積法同樣精度的梯度法進(jìn)行信息傳遞。針對徑向基函數(shù)方法在界面上間斷信息傳遞過程中出現(xiàn)的數(shù)值振蕩，提出引入Bathe限制器，較好的消除了間斷信息傳遞過程中出現(xiàn)的數(shù)值振蕩。通過活塞運(yùn)動(dòng)問題、