SPH粒子法在高速冲击连接问题中的应用

摘要

高速冲击连接是特种焊接,可连接异种材料,由于冲击速度高,时间短等特点,信息很难被观察和测量,数值模拟可成为一种研究方法。本文以带转速的纯铜子弹冲击一块固定的低碳钢板为例,通过对比两类可适用于冲击大变形的数值模拟方法:ALE网格法和SPH粒子法,确定SPH粒子法在高速冲击连接中的可行性。采用ALE网格法模拟高速冲击连接过程发现,冲击连接界面网格畸变无法获得稳定的界面波连接效果;此外,严重网格畸变使得数值模拟难以计算并终止。采用三维SPH粒子法,可复现典型冲击连接在界面处的界面波形,为探究转速因素对界面波形貌的影响,本文利用SPH粒子法对比了子弹在转速与无转速条件时界面波形的差异。此外,将ALE与SPH耦合进行计算,可减少模拟的时间成本,为后续子弹冲击连接的进一步研究提供参考。