The present disclosure provides a meshless numerical method for simulating cold spraying of metals, including setting initial meshless calculation model parameters, generating virtual particles to apply boundary conditions, searching for neighboring particles, calculating the kernel function, gradient value of kernel function and internal force of each particle, calculating momentum and energy change rate, and updating particles by variable smoothing length method. Smooth length; time integration, and output the simulation results of metal cold spraying. The meshless numerical calculation method for simulating metal cold spraying has high accuracy, is suitable for simulating metal cold spraying under high strain rate, and has high computational stability.
【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟金属冷喷涂的无网格数值计算方法
本公开属于计算力学
，更具体的涉及一种用于模拟金属冷喷涂的无网格数值计算方法。
技术介绍
含多相、多介质的金属冷喷涂问题是高性能增材制造技术(3D打印)研究的热点问题，涉及运动界面、移动边界、大变形、大密度比等复杂特征。冷喷涂颗粒在与基板的超高速撞击作用下发生相变、破碎、结合甚至熔化，很难用基于网格的传统方法进行高效、可靠的数值模拟。传统的网格类方法通常基于动网格技术或嵌套网格技术来解决网格变形问题，然而当所研究问题的边界变形过大时采用这两种技术仍可能会产生网格畸变，此时通常利用网格重构来消除畸变的网格，然而网格重构必然会降低精度和增大计算量。为此人们提出了无网格方法，无网格方法不需要网格，因此不会遇到网格畸变的问题，能够自然追踪运动界面，在处理大变形及流固耦合问题时有着特殊优势。但是现有的无网格数值模型都不能很好的模拟金属冷喷涂问题，因此有必要提出适用于模拟金属冷喷涂的无网格数值计算模型。2010年Li等人发展了一种用于模拟金属冷喷涂的SPH(smoothparticlehydrodynamics，光滑粒子流体动...
【技术保护点】
1.一种用于模拟金属冷喷涂的无网格数值计算方法，包括：设置初始无网格计算模型参数；生成虚拟粒子，用以施加边界条件；进行邻近粒子搜索；计算每一粒子的核函数、核函数梯度值以及内力；计算动量及能量变化率，并采用变光滑长度法更新粒子的光滑长度；进行时间积分，并输出金属冷喷涂的模拟结果。
【技术特征摘要】
1.一种用于模拟金属冷喷涂的无网格数值计算方法，包括：设置初始无网格计算模型参数；生成虚拟粒子，用以施加边界条件；进行邻近粒子搜索；计算每一粒子的核函数、核函数梯度值以及内力；计算动量及能量变化率，并采用变光滑长度法更新粒子的光滑长度；进行时间积分，并输出金属冷喷涂的模拟结果。2.根据权利要求1所述的用于模拟金属冷喷涂的无网格数值计算方法，其中，根据粒子的密度变化率更新粒子的光滑长度，具体关系式如下：式中，hi和ρi分别为粒子i的光滑长度及密度。3.根据权利要求1所述的用于模拟金属冷喷涂的无网格数值计算方法，其中，在计算每一粒子的核函数、核函数梯度值之后还包括：采用核梯度法对核函数的梯度进行修正。4.根据权利要求1所述的用于模拟金属冷喷涂的无网格数值计算方法，其中，采用双线性Johnson-Cook本构模型进行内力计算，计算过程如下：式中，T*为温度相关无量纲量；为有效塑性应变，为有效塑性应变率，为准静态参考应变率；A，B，n，m均为材料常数；C和C＇分别为低于和高于临界应变率下的应变率敏感性指数。5.根据权利要求1所述的用于模拟金属冷喷涂的无网格数值计算方法，其中，所述初始无网格计算模型参数包括实体粒子信息，该实体粒子信息包括冷喷涂颗粒、基板粒子的位置信息及物理信息。6.根据权利要求5所述的用于模拟金属冷喷涂的...
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