Научные публикации

Simulation of Concrete Plate Perforation by Coupled Finite Element and Smooth Particle Hydrodynamics Methods

Journal "Construction of Unique Buildings and Structures"
DOI:10.18720/CUBS.92.7
Authors: A. Dmitriev, V. Lalin, Yu. Novozhilov, D. Mikhalyuk

The object of research is a concrete plate subjected to high-velocity projectile impact. The finite element method (FEM) is commonly used to obtain the nonlinear dynamic response of concrete structures. However, extreme loads such as projectile impact cause large strains, damages, material fragmentations. The mesh-based FEM cannot solve this task accurately. Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is the meshless method that allows us to solve perforation and fragmentation problems but is characterized by higher computational costs. Methods. In this paper, we use the coupled FEM-SPH method to simulate the high-velocity concrete plate perforation. This method derives from switching from FEM to SPH by specific triggering criterion.Shear strain is the triggering criterion for the concrete plate perforation problem. The elastoplastic-damage Continuous Cap Surface Model (CSCM) describes nonlinear stress-strain relationships with strain-rate dependency for concrete. Results. Validation of CSCM on quasi-static cube compression gives good agreement with Eurocode-2 data: difference does not exceed 7% in FEM and 3.8% in the SPH method, respectively. For concrete plate perforation, the best match with the experiment is for the numerical model with spacings between FE nodes, and between SPH particles are equal to 2 mm. In this case, the ratio between the projectile diameter and the spatial discretization of approximately 6:1. The triggering value of shear strain for switching from FEM to SPH seems not to influence modeling results and computing time, independently of spatial discretization.

Связанные новости
Продолжаем серию интервью с командой «ЦИФРА». Наш эксперт Алексей Петров рассказал о карьерном пути, а также возможностях и перспективах применения численного моделирования в области судостроения.
Сегодня стартует серия интервью с командой «ЦИФРА». Еженедельно мы будем публиковать новый выпуск, в котором наши коллеги расскажут о своём карьерном пути и профессиональных интересах, поделятся планами и мечтами.
Связанные публикации в блоге
Открытие летних веранд ресторанов способствует увеличению количества посадочных мест и привлекательности со стороны клиентов в летний период. В условиях ограничительных мер в связи с эпидемией коронавируса это также возможность продолжать работу, избегая вынужденных простоев. На большей части территории России летний сезон, к сожалению, короткий и не всегда достаточно тёплый, в связи с этим экономический эффект от организации открытых веранд оказывается недостаточно велик, а сами веранды зачастую не пользуются большой популярностью из-за погодных условий. Использование различных типов обогревателей для создания комфортных условий для посетителей и продления сезона работы открытых веранд – достаточно распространённый способ решения этих проблем.
Архитекторы, инженеры и другие специалисты строительной отрасли сталкиваются с растущим на них давлением, по вопросам соответствия стандартамэнергоэффективности и понижения уровня выбросов углекислого газа при сохранении затрат. Значительное ускорение процесса проектирования зданий при наименьших затратах наилучшим образом достигается за счёт использования новых технологий. Появившийся класс инструментов на базе численного моделирования, моделирование зданий и моделирование физических процессов достигли новых высот скорости и точности, совершенствуя процесс проектирования зданий и другие рабочие процессы с помощью новых возможностей. Численное моделирование открывает мир моделирования для фирм любого размера, работающих над проектами любого масштаба.
Связанные вебинары
В рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между АО «ЦНИИМФ» и АО «ЦИФРА» на данном вебинаре заведующий отделом конструктивной надежности и защиты судов от коррозии АО «ЦНИИМФ» Алексей Петров расскажет об имеющемся опыте и перспективах использования компьютерного моделирования для решения различных задач, связанных с ремонтом или модернизацией судов в эксплуатации.

Закажите расчет

Команде профессионалов
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.