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《清华大学》 2004年
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超高速碰撞的跨尺度数值模拟

郭增才  
【摘要】:随着航天事业的发展,空间碎片日益增多,高速运动的碎片对航天活动造成了严重威胁。空间碎片的超高速碰撞产生熔化甚至气化现象,该过程难于被连续介质力学方法准确描述。本文采用跨尺度计算方法来模拟超高速碰撞过程,所取得的研究进展如下: 给出了能量守恒方程和物态方程的材料点离散形式,将材料点法应用于宏观物体的超高速碰撞研究。本文修正了标准的有限元插值函数(其会在级进的背景网格点上产生伪内力),消除了初始构型级进背景网格节点上的伪内力。 本文提出了一种新的跨尺度计算方法,该方法将分子动力学和材料点法通过握手区连接起来。动态和静态测试证明了该方法的无缝连接性。该方法具有广泛的适用性,可用于不同复杂程度的势:对势、三体势及多体势。 利用本文提出的跨尺度计算方法,本文研究了粒子团簇的超高速碰撞问题。对铜粒子团簇超高速碰撞铜无限大基体,本文选用了一种更可靠的原子间作用势和一种更合理的判定乱序原子方法。模拟结果表明:晶体的结构在超高速碰撞过程中起着重要的作用,粒子团簇和基体粒子间的能量传递过程是各向异性的,乱序原子沿各向异性传播,其沿晶体滑移面的交线方向更容易扩展。对硅粒子团簇碰撞硅无限大基体,乱序原子也呈各向异性传播,但不如铜粒子碰撞的情况明显。本文还给出了裂纹对超高速碰撞现象的几种影响形式。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:V520

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张雄;刘岩;马上;;无网格法的理论及应用[J];力学进展;2009年01期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 谭鸿来;杨卫;;ATOMISTIC/CONTINUUM SIMULATION OF INTERFACIAL FRACTURE PART Ⅱ:ATOMISTIC/DISLOCATION/CONTINUUM SIMULATION[J];Acta Mechanica Sinica;1994年03期
2 邢永明,戴福隆,杨卫FML;Experimental study about nano-deformation field near quasi-cleavage crack tip[J];Science in China,Ser.A;2000年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯权和;查五生;彭必友;;面向跌落仿真破坏的注射成型工艺优化[J];工程塑料应用;2010年05期
2 梁建国,湛华;挑梁根部设钢筋混凝土柱时设计计算方法[J];四川建筑科学研究;2001年04期
3 李扬,高日,晏景通;自重对索网结构找形的影响[J];四川建筑科学研究;2003年02期
4 段凯,杨新华,杨文兵;用ANSYS软件计算桥梁结构的温度应力[J];四川建筑科学研究;2005年03期
5 马杰,侯景军,何英明;昆明某大厦纠偏的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
6 薛松涛;张茂雨;谢丽宇;陈镕;王远功;;在地震波作用下地下连续墙的动力响应[J];四川建筑科学研究;2005年06期
7 黄怡;王元清;石永久;;框架—支撑钢结构抗震性能的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年06期
8 陈辉;袁海庆;李盛;刘文龙;高翔;;温度作用对钢筒仓结构影响的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2006年06期
9 左立;曾祥勇;;西部红层软岩地区某桥梁扩大基础有限元分析[J];四川建筑科学研究;2009年06期
10 张俊峰;王利娟;郝际平;李天;;几何非线性新梁柱单元及结构程序设计[J];四川建筑科学研究;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 栗建桥;宋卫东;宁建国;;超高速撞击立方体卫星数值模拟研究[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 林立志;李法新;;考虑弹塑性变形约束的裂纹尖端塑性区分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
3 李辉;孙利平;雷龙;;板簧支架动态外载的计算和疲劳分析[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
4 葛蕤;韩庆邦;朱昌平;;Scholte波波速与流体杂质含量关系的模型研究[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
5 欧阳玉平;洪添胜;文韬;孙同彪;;基于ANSYS的太阳能自动跟踪机构仿真及实验分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 杨卫;黄克智;;材料的多尺度力学与强韧化设计[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
7 张雄;马上;;超高速碰撞问题的显式物质点有限元法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
8 谢素明;李晓峰;兆文忠;李娅娜;;CAE建模与工程验证[A];首届中国CAE工程分析技术年会暨2005全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2005年
9 龚友;王宪增;沈礼庆;;厢式半挂车有限元分析[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
10 唐志平;胥建龙;;离散元与壳体有限元结合的多尺度方法及其应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李润之;点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D];山东科技大学;2010年
2 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
7 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
8 韩强;CFRP-混凝土界面粘结滑移机理研究[D];华南理工大学;2010年
9 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
10 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭昭亮;含有预置缺陷的膨胀环动态断裂行为研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
4 范子嘉;长脉冲激光与金属相互作用的热分析[D];长春理工大学;2010年
5 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
6 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
7 王会杰;基于变形控制的复合地基变刚度概念设计研究[D];郑州大学;2010年
8 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
9 王斌;浅层地表缺陷动力探测技术研究[D];郑州大学;2010年
10 李殿文;细晶粒钢筋粘结锚固性能的试验研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 张雄,宋康祖,陆明万;无网格法研究进展及其应用[J];计算力学学报;2003年06期
2 王兆清,冯伟;自然单元法研究进展[J];力学进展;2004年04期
3 李录贤,王铁军;扩展有限元法(XFEM)及其应用[J];力学进展;2005年01期
4 张雄,宋康祖,陆明万;紧支试函数加权残值法[J];力学学报;2003年01期
5 张雄,胡炜,潘小飞,陆明万;加权最小二乘无网格法[J];力学学报;2003年04期
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王海涛;曾向阳;;无网格法及其在声场数值计算中的应用[J];电声技术;2010年12期
2 陈莘莘;李庆华;刘应华;薛志清;;动力弹塑性分析的无网格自然单元法[J];固体力学学报;2011年05期
3 刘岩;Belytschko Ted;张雄;;无网格支持域积分方法[J];固体力学学报;2012年01期
4 周书涛;刘应华;陈莘莘;;基于自然单元法的极限上限分析[J];固体力学学报;2012年01期
5 杨建军;郑健龙;;无网格MLPG法求解轴对称弹性力学问题[J];工程力学;2012年08期
6 彭惠芬;孟广伟;周立明;李锋;;含裂纹结构的区间B样条小波模糊有限元分析[J];哈尔滨工业大学学报;2011年09期
7 马龙;吴新跃;郭文勇;;逆边界无网格法声源识别的理论与实验[J];海军工程大学学报;2012年02期
8 赵亮;李书;鲁大伟;;MLPG混合配点法在形状优化中的应用研究[J];计算力学学报;2011年01期
9 姜欣荣;陈文;;基本解方法与边界节点法求解Helmholtz方程的比较研究[J];计算力学学报;2011年03期
10 王东东;轩军厂;张灿辉;;几何精确NURBS有限元中边界条件施加方式对精度影响的三维计算分析[J];计算力学学报;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 陈莘莘;李庆华;刘应华;;动力弹塑性分析的无网格自然单元法[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 王海涛;曾向阳;;B样条小波基无网格伽辽金封闭声场计算方法[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
3 刘岩;BELYTSCHKO Ted;张雄;;无网格支持域积分方法[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
4 周书涛;刘应华;陈莘莘;;基于自然单元法的极限上限分析[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
5 王东东;林振庭;;薄梁板问题HRK和RK无网格法的频散特性比较分析[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙顺凯;流体力学方程与扩散方程有限点方法的若干研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 周立明;不确定性结构的无网格伽辽金法研究[D];吉林大学;2011年
3 张俊兵;基于波谱单元法的结构动力分析[D];华中科技大学;2011年
4 曹文炅;铸造充型过程SPH方法建模及数值模拟[D];华南理工大学;2011年
5 黄鹏;金属及岩土冲击动力学问题的物质点法研究[D];清华大学;2010年
6 马上;冲击爆炸问题的物质点无网格法研究[D];清华大学;2009年
7 陈渝斌;下颌骨火器伤有限元仿真及生物力学机制的初步研究[D];第三军医大学;2010年
8 彭惠芬;区间B样条小波有限元在含裂纹结构及经典层合板中的应用[D];吉林大学;2012年
9 丰彪;面向对象的界面元方法及其与有限元的时域耦合分析模型[D];中国地震局工程力学研究所;2012年
10 杨望;基于粘土的木薯块根仿生拔起机构基础理论研究[D];广西大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘婷;用无网格Galerkin法求解地下水流拟三维问题[D];辽宁师范大学;2010年
2 王洋;含裂纹结构模糊随机无网格伽辽金法的研究[D];吉林大学;2011年
3 李兴国;基于滑动Kriging插值的边界点法研究[D];太原科技大学;2011年
4 刘飞宏;基于光滑粒子流体动力学(SPH)法的喷丸强化数值模拟研究[D];山东大学;2011年
5 王言言;颗粒增强复合材料三维断裂行为的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 李庆华;基于精细积分算法的瞬态热传导分析的IMLPG方法[D];湖南工业大学;2011年
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8 孙越;非均质材料界面的间断伽辽金无网格模拟及梁板结构的大变形高效无网格分析[D];厦门大学;2009年
9 胡海飞;饱和多孔介质三维非线性动力分析的耦合物质点法[D];大连理工大学;2010年
10 王永兴;自适应无网格方法及路径规划的新算法[D];苏州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杨庆生,杨卫;界面裂纹的路径选择与数值模拟[J];力学学报;1997年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王继芬,乔炜,袁昊,高桂兰;分子动力学模拟研究:低聚物在高分子母体中的扩散[J];上海第二工业大学学报;2005年01期
2 余震;陈定方;朱宏辉;袁莎;郑慧;;基于分子动力学的微纳米切削模拟研究进展[J];机械设计与制造;2009年11期
3 罗熙淳,梁迎春,董申;分子动力学在纳米机械加工技术中的应用[J];中国机械工程;1999年06期
4 张远政;倪晓东;范韶蓉;;时间步长对铜平衡熔点模拟计算结果的影响[J];北京科技大学学报;2006年06期
5 胡瀚;陈敏华;陈云飞;;基于分子动力学的超晶格薄膜的导热系数影响因素分析[J];传感技术学报;2006年05期
6 杨立军;孟庆元;李根;李成祥;果立成;;Si晶体中60°位错与空位缺陷相互作用的分子动力学研究[J];西安交通大学学报;2006年11期
7 肖继军;黄辉;李金山;张航;朱伟;肖鹤鸣;;HMX晶体和HMX/F_(2311)PBXs力学性能的MD模拟研究[J];化学学报;2007年17期
8 孙杰;何雅玲;李印实;陶文铨;;外力场对冷凝过程影响的分子动力学模拟研究[J];工程热物理学报;2007年06期
9 钱海涛;谭朝爽;王思敬;严福章;;碳酸盐岩溶解动力学机制研究现状与思考[J];人民黄河;2010年07期
10 余潇;;分子动力学结合双温模型模拟激光加热金属薄膜[J];信息与电脑(理论版);2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐然;刘彬;;非平衡态分子系统中温度的计算[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 赵亚溥;;纳米尺度表/界面力电耦合的分子动力学/第一原理模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 徐爽;郭雅芳;;纳米铜薄膜尺度效应的分子动力学研究[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
4 郑勇刚;;金属纳米线力学行为的分子动力学研究[A];2010年第四届微纳米海峡两岸科技暨纳微米系统与加工制备中的力学问题研讨会摘要集[C];2010年
5 刘光勇;;有孔纳米单晶铜薄膜拉伸断裂特性的分子动力学模拟[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年
6 魏东山;李奕杰;廖琦;金熹高;;分子动力学模拟研究聚合物相图[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年
7 陈晓军;黄玮;高小铃;;外电场下PDMS化学键解离的从头算分子动力学计算[A];首届核化学与放射化学青年学术交流会论文摘要集[C];2006年
8 卞潇雨;兰惠清;;分子模拟在磁性液体的研究进展[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年
9 黄光速;王晓安;吴锦荣;郑静;;PIB在Tg以上的分子动力学研究[A];中国化学会第28届学术年会第7分会场摘要集[C];2012年
10 杨俊升;杨传路;王美山;陈保栋;马晓光;;碳纳米管与石墨诱导烷烃分子结晶的分子动力学研究[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 图 娅 李贵涛 李文迅;建立基于中医学优势理念的研究框架[N];中国中医药报;2003年
2 ;税总详解利息税计算方法[N];中国财经报;2007年
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4 实习生 张晓莉记者 晏燕;专家建议:能耗减少部分应计入绿色GDP[N];科技日报;2007年
5 记者 杜宇;明确“套型建筑面积”计算方法[N];人民日报;2006年
6 吕斌;“儿童减半”不能一概而论[N];卫生与生活报;2006年
7 西南证券 周兴政;成分股变迁蕴含结构性变化[N];证券时报;2006年
8 张军;70%的外贸依存度是计算方法问题[N];中国建材报;2004年
9 临西县农业技术协会 张一田 左龙;棉花的苗期管理(二)[N];河北农民报;2006年
10 鲁志峰;我的请求是否超过时效?[N];中国劳动保障报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高雪峰;嘧啶核苷磷酸化酶、鳞状上皮细胞癌抗原以及亚甲基四氢叶酸脱氢/水解酶的分子模拟[D];吉林大学;2005年
2 陈冬;二维原子团簇和缺陷团簇的跃迁及扩散行为研究[D];湖南大学;2010年
3 张治国;单晶材料纳米级切削机理的研究[D];天津大学;2009年
4 李之杰;碳团簇沉积类金刚石薄膜机制的分子动力学模拟研究[D];复旦大学;2004年
5 熊大曦;某些热现象的分子动力学研究[D];清华大学;1998年
6 郑采星;液态(943K)Al快速凝固为非晶态过程中微观结构的分子动力学模拟研究[D];湖南大学;2001年
7 程东;Cu/Ni纳米多层膜微观强化机理及微摩擦学特性的分子动力学模拟[D];大连海事大学;2005年
8 陈小燕;纳米通道内流体的分子动力学研究[D];中国科学技术大学;2008年
9 叶翔;纳米体系结构相变及物性的分子动力学模拟[D];复旦大学;2007年
10 郑斌;基于分子动力学的金属纳米颗粒和纳米线的变形行为研究[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭增才;超高速碰撞的跨尺度数值模拟[D];清华大学;2004年
2 李晓东;某航空材料叠层结构失效行为的跨尺度分析[D];兰州理工大学;2011年
3 朱素华;共阳离子碱金属卤化物熔融盐的分子动力学模拟[D];广西大学;2004年
4 胡应杰;硝化甘油结构与性能的量子化学、分子动力学和分子力学研究[D];南京理工大学;2004年
5 吴晓;高压下AlH_3相变的第一性原理研究[D];华东师范大学;2010年
6 王三跃;褐煤结构的分子动力学模拟及量子化学研究[D];太原理工大学;2004年
7 寇云鹏;单晶硅纳米级切削过程的分子动力学仿真研究[D];燕山大学;2010年
8 肖时芳;Fe、Ni、Zr纳米晶体微观结构与力学性能的分子动力学模拟[D];湖南大学;2004年
9 邱宇;分子动力学结合不同势研究Ir团簇熔化性质[D];新疆大学;2008年
10 岳野;并行耗散分子动力学研究[D];北京化工大学;2010年
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