基于SPH-FEM转换算法的7.62mm步枪弹冲击30CrMnSiA钢板的数值计算

计算物理 ›› 2012, Vol. 29 ›› Issue (1): 73-81.

基于SPH-FEM转换算法的7.62mm步枪弹冲击30CrMnSiA钢板的数值计算

张志春¹, 强洪夫¹, 傅学金¹, 夏薇²

1. 第二炮兵工程学院201室, 陕西西安 710025;
2 第二炮兵工程学院402室, 陕西西安 710025

收稿日期:2011-03-21 修回日期:2011-06-07 出版日期:2012-01-25 发布日期:2012-01-25
作者简介:张志春(1982-),男,博士生,研究方向为计算固体力学,E-mail:zzchun323@yahoo.com.cn;强洪夫(1965-),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为材料与结构的失效行为与高性能数值模拟,E-mail:Qiang@263.net
基金资助:
国家973计划;国家教育部NCET基金;第二炮兵工程学院所创新性探索研究资助项目

A 7.62 mm Rifle Bullet Impacting on a 30CrMnSiA Steel Target Plate:SPH-FEM Conversion Algorithm

ZHANG Zhichun¹, QIANG Hongfu¹, FU Xuejin¹, XIA Wei²

1. Staff room 201, Xi'an Hi-Tech Institute, Xi'an 710025, China;
2. Staff room 402, Xi'an Hi-Tech Institute, Xi'an 710025, China

Received:2011-03-21 Revised:2011-06-07 Online:2012-01-25 Published:2012-01-25

摘要/Abstract

摘要： 从转换判据和时间步长控制两个方面对光滑粒子流体动力学-有限元(SPH-FEM)转换算法进行改进,采用改进的SPH-FEM转换算法对7.62 mm步枪弹冲击特殊热处理的30CrMnSiA钢板进行全尺寸三维数值计算,将子弹在冲击过程中发生严重畸变的有限单元转换为SPH粒子继续参与计算.子弹采用弹塑性模型,靶板采用修正的Johnson-Cook强度模型和Gruneisen状态方程.针对不同的子弹初速,计算靶板盘形凹陷和冲塞两种破坏模式,计算结果与实验结果吻合较好.表明改进的SPH-FEM转换算法能够合理高效地利用有限单元和SPH粒子,为低强度子弹冲击高强度靶板的计算提供一种有效途径.

关键词: SPH-FEM转换算法, 7.62mm步枪弹, 30CrMnSiA钢板, 冲击

Abstract: Conversion criterion and time step control are corrected for smoothed particle hydrodynamics-finite element method (SPH-FEM) conversion algorithm. Impact of a 7.62 mm rifle bullet against a special heat treated 30CrMnSiA steel target plate is simulated in full-size in 3D using the corrected SPH-FEM conversion algorithm, in which distorted finite elements of the bullet are converted into SPH particles. An elastic-plasticity model is used for bullet, and corrected Johnson-Cook and Gruneisen EOS are used for target. Two destroyed modes of disc-shape plastic deformation and plugging perforation are calculated for different initial velocities of bullet. Good agreement between numerical results and experimental observations shows that the corrected SPH-FEM conversion algorithm could use finite elements and SPH particles efficiently, which provides an effective tool for simulation of a soft core bullet impacting on a hard plate.

Key words: SPH-FEM conversion algorithm, 7.62 mm rifle bullet, 30CrMnSiA steel target plate, impact

中图分类号:

O347.3

张志春, 强洪夫, 傅学金, 夏薇. 基于SPH-FEM转换算法的7.62mm步枪弹冲击30CrMnSiA钢板的数值计算[J]. 计算物理, 2012, 29(1): 73-81.

ZHANG Zhichun, QIANG Hongfu, FU Xuejin, XIA Wei. A 7.62 mm Rifle Bullet Impacting on a 30CrMnSiA Steel Target Plate:SPH-FEM Conversion Algorithm[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2012, 29(1): 73-81.

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