爆炸冲击动力学数值分析物质点法

第1章 绪论 1.1 爆炸冲击动力学概述 1.2 爆炸冲击经典数值计算方法 1.2.1 弹塑性应力波理论 1.2.2 Lagrangian法和Eulerian法 1.2.3 ALE法 1.3 无网格法简述 1.3.1 无网格法的近似方案 1.3.2 光滑粒子流体动力学法 1.3.3 再生核粒子法 1.3.4 无网格Galerkin法 1.4 有限元法与无网格法计算的耦合 1.5 关于爆炸冲击数值模拟软件研究 1.6 爆炸冲击动力学与MPM法基本特征 1.6.1 无网格法在爆炸冲击动力学数值计算应用

第1章 绪论 1.1 爆炸冲击动力学概述 1.2 爆炸冲击经典数值计算方法 1.2.1 弹塑性应力波理论 1.2.2 Lagrangian法和Eulerian法 1.2.3 ALE法 1.3 无网格法简述 1.3.1 无网格法的近似方案 1.3.2 光滑粒子流体动力学法 1.3.3 再生核粒子法 1.3.4 无网格Galerkin法 1.4 有限元法与无网格法计算的耦合 1.5 关于爆炸冲击数值模拟软件研究 1.6 爆炸冲击动力学与MPM法基本特征 1.6.1 无网格法在爆炸冲击动力学数值计算应用 1.6.2 MPM法基本特点 1.6.3 无网格MPM法程序设计思想 1.6.4 爆炸冲击理论及弹塑性模型 1.6.5 爆炸冲击响应MPM法数值模拟 1.7 本章小结第2章 MPM法基本理论 2.1 MPM法概述 2.2 MPM法控制方程 2.3 背景网格与形函数 2.3.1 划分背景网格 2.3.2 物质点法单元形函数 2.4 MPM数值计算显式积分算法 2.5 轴对称问题的MPM法 2.5.1 MPM法应力一应变的轴对称形式 2.5.2 二维轴对称MPM法的数值计算方法 2.6 积分时间步长 2.6.1 一维MPM法计算时间步长 2.6.2 二维和三维MPM法计算时间步长 2.7 数值计算中物理量单位制 2.7.1 统一物理量的单位制 2.7.2 不同单位制换算因子 2.8 本章小结第3章 爆炸冲击动力学理论模型 3.1 概述 3.2 经典弹塑性本构模型 3.3 塑性力学中的基本准则 3.3.1 屈服准则 3.3.2 流动准则 3.3.3 加载准则 3.4 应力应变关系 3.5 材料状态方程 3.5.1 状态方程的应用 3.5.2 固体状态方程 3.5.3 炸药爆轰产物状态方程 3.6 材料损伤断裂模型 3.7 MPM法的应力更新算法 3.7.1 应力更新算法简介 3.7.2 弹塑性本构方程的应力更新算法 3.7.3 状态方程的应力更新算法 3.8 流体一固体耦合计算方法 3.9 本章小结第4章 MPM法在碰撞冲击问题中的应用 4.1 碰撞冲击问题概述 4.2 MPM法在应力波问题中的应用 4.2.1 弹性杆应力波传播 4.2.2 两金属杆碰撞应力波传播 4.3 数值振荡的控制与调整 4.3.1 产生数值振荡的原因 4.3.2 冲击波基本特征 4.3.3 人工黏性项定义方法 4.3.4 人工黏性在MPM法中的应用 4.4 高速冲击载荷作用下的材料模型 4.5 MPM法在Taylor冲击问题中的应用 4.6.1 高速碰撞冲击问题 4.7 多层复合结构冲击响应数值模拟 4.7.1 多层复合抗爆结构计算模型 4.7.2 多层复合结构碰撞前处理 4.7.3 多层复合结构数值模拟结果 4.8 本章小结第5章 MPM法在炸药爆轰问题中的应用 5.1 炸药爆轰问题概述 5.2 炸药爆轰理论基础 5.2.1 基本控制方程 5.2.2 爆轰波稳定传播的条件(C—J条件) 5.2.3 凝聚炸药爆轰参数近似计算 5.2.4 炸药爆轰数值计算方法 5.3 聚能射流数值模拟 5.3.1 聚能药柱前处理 5.3.2 爆轰压力计算 5.3.3 爆轰产物密度计算 5.3.4 爆轰产物速度计算 5.3.5 炸药聚能射流模拟综述 5.4 炸弹爆炸效应数值模拟 5.4.1 炸弹计算模型 5.4.2 材料模型 5.4.3 炸弹爆轰及其作用的模拟结果 5.5 爆轰波碰撞聚能数值模拟与实验分析 5.5.1 爆轰波碰撞聚能计算模型 5.5.2 MPM法前处理 5.5.3 爆轰波碰撞聚能三维模拟 5.5.4 爆轰聚能实验设计分析 5.5.5 爆轰聚能数值模拟与实验结果对比分析 5.6 本章小结第6章 MPM法在爆炸焊接问题中的应用 6.1 金属爆炸焊接简介 6.2 金属爆炸焊接数值模拟研究 6.2.1 金属爆炸焊接材料模型 6.2.2 计算模型前处理 6.2.3 三维数值模拟结果 6.2.4 爆炸焊接飞板运动近似解析解 6.3 金属爆炸焊接界面波研究现状分析 6.4 爆炸焊接界面波MPM法数值模拟 6.4.1 爆炸焊接界面波成波计算模型 6.4.2 材料模型定义与MPM法前处理 6.5 爆炸焊接界面热力耦合模型 6.5.1 可压缩流体热力耦合计算控制方程 6.5.2 热黏塑性本构关系 6.5.3 冲击温度计算 6.5.4 高压状态方程和热黏塑性本构关系 6.6 爆炸焊接界面温度场数值模拟 6.7 本章小结第7章 爆炸冲击动力学MPM法软件设计 7.1 MPM法软件设计基本思想 7.2 MPM法前处理软件设计概要 7.2.1 背景网格节点与质点单元编号方法 7.2.2 二维CT剖切层内划分质点单元 7.2.3 三维质点划分方法 7.2.4 前处理文件数据结构 7.3 MPM法前处理软件功能模块介绍 7.3.1 文件数据结构与处理 7.3.2 材料模型 7.3.3 部件 7.3.4 几何图形输入 7.3.5 质点剖分 7.3.6 速度条件 7.3.7 载荷条件 7.3.8 约束条件 7.3.9 起爆点条件定义 7.3.1 0三维视图变换 7.3.1 1前处理数据文件格式 7.3.1 2MPM法前处理示例 7.4 MPM法数值计算及后处理软件设计概要 7.4.1 MPM法数值计算流程图 7.4.2 无网格法计算结果图形可视化 7.5 MPM法数值计算及后处理功能模块介绍 7.5.1 工程计算文件创建与编译 7.5.2 图形处理 7.5.3 数据播放器与创建媒体文件 7.5.4 输出计算数据文件 7.6 等值线与云图绘制方法 7.6.1 等值线绘制原理 7.6.2 绘制等值线的方法 7.6.3 绘制云图的方法 7.6.4 填充等值线区域绘制云图 7.7 本章小结附录 AMPM法显式积分计算C 程序代码 A.1 MPM法基类定义C 程序代码 A.2 CMeshfree基类实现C 程序代码 A.3 CMeshfree派生类实现C 程序代码参考文献后记

王宇新编著的《爆炸冲击动力学数值分析物质点法》是一本论述无网格MPM法理论模型、数值计算方法、程序设计以及在爆炸冲击动力学领域中工程应用的专著。全书共分为七章，包括：绪论、MPM法基本理论、爆炸冲击动力学理论模型、MPM法在碰撞冲击问题中的应用、MPM法在炸药爆轰问题中的应用、MPM 法在爆炸焊接问题中的应用和爆炸冲击动力学MPM法软件设计，并在附录中提供了MPM法显式积分计算C 程序代码。 《爆炸冲击动力学数值分析物质点法》内容适用于高年级工程力学专业的本科学生、研究生和从事爆炸冲击动力学研究的科研工作者和专业人员。本书所讨论的数值计算方法和程序代码对于计算爆炸冲击动力学领域中研究爆炸冲击、高速碰撞冲击、爆炸焊接、弹塑性变形的热力耦合计算分析等专业的学生和研究人员具有实际应用的参考价值。

王宇新编著的《爆炸冲击动力学数值分析物质点法》讲述了：长期以来，有限元法是求解各种工程力学问题的主要数值计算方法，但在计算塑性大变形和爆炸冲击等问题时，重新划分网格和不同介质的耦合分析是有限元法的难题。为此，一种与网格无关的数值方法——无网格法成为目前的研究热点，无网格法的基本特征是将连续体划分为有限个质点集合，连续体的所有力学属性由这些质点来描述，在外部载荷作用下，通过质点来跟踪连续体的变形、移动和破坏，不存在重新划分网格的问题。物质点法作为无网格法之一，它是在质点网格法(PIC)和流体隐式粒子法=基础上发展起来的一种数值计算方法，MPM法最重要的特征是将拉格朗日法和欧拉法的优势结合在一起，即使用欧拉背景网格与拉格朗日质点单元针对各种计算力学问题进行计算，算法简单计算稳定且效率高，应用计算机编程很容易实现三维数值模拟。在单一计算域中，可以建立多物理场相互作用的耦合分析理论模型，尤其在计算爆炸冲击和高速冲击载荷下的塑性大变形问题时，数值计算精度和计算效率相对其他无网格法有很强的优势。