冲击爆炸问题的三维物质点法数值仿真

摘要

基于物质点法(Material Point Method，MPM)模拟超高速碰撞和爆炸问题时呈现的特点，概述对MPM及其应用的扩展，包括：将MPM扩展应用于超高速碰撞问题，物质点有限元法(MaterialPoint Finite Element Method，MPFEM)，杂交MPFEM，MPM质点自适应法，基于局部多重背景网格的接触算法和并行MPM算法。在此基础上开发针对冲击爆炸问题的三维显式并行MPM数值仿真软件MPM3D.MPM3D采用C++语言开发，并基于Qt和VTK开发图形用户界面PeneBlast，可在Windows.Linux和Mac OS等多种平台上运行。关于超高速碰撞、侵彻、爆炸、边坡失效和金属切削等问题的大量实例表明MPM3D的可靠性和准确性。MPM3D可作为航天器空间碎片防护、常规武器研发与防护等的有效设计工具。