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sph方法

SPH方法(光滑粒子流體動力學)是一種無格線的數值計算方法,適用於處理極度變形、液體晃動、工程波、彈道學、噴塗、氣體流動以及二次撞擊造成的閉塞和碎片等問題。這種方法使用一系列的點(通常被認為是顆粒或偽顆粒)來代替模型,而不需要定義傳統的節點和單元。SPH方法可以套用於ABAQUS/Explicit中的所有材料,並允許定義其他拉格朗日模型中的初始條件和邊界條件,以及與其他拉格朗日部件的接觸。

SPH方法的基本原理是將偏微分方程組(PDEs)定義的問題域離散化,通過有限數量的粒子攜帶場變數和材料屬性。場函式及其梯度首先通過光滑函式轉化為積分近似表達式,然後通過對支持域內相鄰粒子的插值轉化為粒子近似表達式,從而將PDEs轉化為一系列常微分方程(ODEs)進行求解。

SPH方法的實現涉及到將空間劃分成多個格線,以便在獲取每個粒子的鄰域粒子時只需訪問該粒子的周圍格線。這種方法可以減少計算量,因為不需要遍歷所有粒子來計算每個粒子的相互作用。

SPH方法在處理變形不明顯的問題時可能不如一般的拉格朗日有限元分析精確,而在處理變形比較大的問題時,可能不如CEL(耦合歐拉-拉格朗日)方法精確。SPH方法中的人工粘性與有限元方法中的體積粘性有相同的意思,用於阻止計算回響中的高頻噪音。

在ABAQUS中套用SPH方法時,需要指定特徵尺寸來計算粒子的體積,進而計算粒子關鍵的質量屬性。特徵長度是關聯粒子體積的關鍵參數。此外,SPH方法在影響區域內計算相鄰粒子間的相互作用,這涉及到對光滑核半徑內所有粒子信息的獲取和處理。