一种基于SPH-FEM的固结界面耦合方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SPH‑FEM的固结界面耦合方法。首先根据积分点的位置及离散形式采取不同的积分形式，消除耦合边界对SPH积分的影响；然后取SPH和FEM步长较小者作为有限单元最小时间步长，将耦合界面附近的有限元节点纳入粒子的邻近搜索列表，确保积分时不会被耦合界面截断；最终采用中心差分法求解有限元显式动力学方程，更新所有SPH粒子和有限单元数据并结束该时间步长。本发明专利技术方法对一维应力波在方形杆件中的传播问题计算显示耦合界面两侧粒子的运动与节点保持一致，并且与对比算例中相同位置处的节点保持一致，表明该耦合算法满足耦合界面处物理量的连续性要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SPH-FEM的固结界面耦合方法
本专利技术属于计算固体力学领域，具体涉及一种基于SPH-FEM的固结界面耦合方法。
技术介绍
有限单元法(finiteelementmethod，FEM)和光滑粒子流体动力学法(smoothedparticlehydrodynamics，SPH)是计算力学中两种的重要数值方法。FEM计算大变形问题存在困难，SPH具有拉伸不稳定性、施加边界条件困难和计算效率低的固有缺陷。耦合SPH和FEM，能够同时发挥SPH计算大变形、FEM计算精度和计算效率高的优势，在民用和军事领域具有非常重要的理论意义和实际应用前景。FEM经过半个多世纪的研究和发展，已成为科学和工程领域的重要数值计算工具。目前人们已经开发了大量有限元商业软件，并在工程分析中得到广泛应用。所以现阶段SPH方法想要取代FEM的统治地位还有很长的路要走，只能作为其有益补充。SPH-FEM耦合算法就是在这样的背景下产生的，在使用FEM计算困难的区域使用SPH，可以充分发挥SPH和FEM的优势，摒弃两者的劣势，解决使用单一算法存在困难的问题，提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SPH-FEM的固结界面耦合方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤一，消除耦合边界对SPH积分的影响，实现SPH粒子和有限单元固结；/n步骤二，取SPH和FEM步长较小者作为有限单元最小时间步长；/n步骤三，根据当前时刻有限单元和SPH粒子的位置，将有限元节点纳人到SPH临近搜索列表；/n步骤四，采用中心差分法求解有限元显式动力学方程，更新所有SPH粒子和有限单元数据并结束该时间步长。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于SPH-FEM的固结界面耦合方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，消除耦合边界对SPH积分的影响，实现SPH粒子和有限单元固结；
步骤二，取SPH和FEM步长较小者作为有限单元最小时间步长；
步骤三，根据当前时刻有限单元和SPH粒子的位置，将有限元节点纳人到SPH临近搜索列表；
步骤四，采用中心差分法求解有限元显式动力学方程，更新所有SPH粒子和有限单元数据并结束该时间步长。


2.根据权利要求1所述的一种基于SPH-FEM的固结界面耦合方法，其特征在于：所述步骤一根据积分点的位置及离散形式采取不同的积分形式，可描述如下：
(1)在远离耦合界面的SPH粒子处有：



(2)在耦合界面的SPH粒子处有：












(3)在有限单元处有：
<f(x)>＝∑iNi(x)f(xi)(6)
其中，mbj、ρbj、υbj、σbj分别表示背景粒子j的质量、密度、速度和应力张量；Ni(x)表示有限元形函数。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪维涛，孔凡玉，
申请(专利权)人：中国计量大学，杭州言实科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33