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
В октябре этого года Центр инженерно-физических расчетов и анализа (АО «ЦИФРА») отмечает 5 лет со дня создания компании.
Инженеры АО «ЦИФРА» разработают материалы для верификационного отчета к аттестационному паспорту программного средства Ansys/LS-DYNA по заказу АО «АТОМПРОЕКТ». В материалах будет содержаться описание и выбор моделей материалов бетона и арматуры, описание и решение верификационных задач.
Связанные публикации в блоге
В условиях пандемии коронавируса исследователи ищут пути предотвращения новых заражений. Теперь, когда Всемирная организация здравоохранения признала, что коронавирус способен длительное время оставаться на поверхности предметов и распространяться вместе с частицами по воздуху, стало очевидно, что вопросы дезинфекции и управления воздушными потоками играют ключевую роль в борьбе с эпидемией.
Задачи на расчет дрейфа судна (снос судна с линии курса под совместным действием ветра и вызванного им волнения), его курсовой устойчивости и ходкости являются чрезвычайно актуальными. Особенно важно провести расчеты при движении судов с большим водоизмещением, например, контейнеровозов и балкеров, по фарватерам и узким каналам, где возможен выход на мель. Подобные задачи зачастую возникают при проектировании портов и перегрузочных терминалов.
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.
АО "ЦИФРА" объявляет о проведении серии лекций-вебинаров от ведущих приглашенных экспертов в области численного моделирования. В ходе первого вебинара данной серии будут рассмотрены вопросы прочностного анализа «легких» (lightweight) композитных конструкций при динамическом нагружении с использованием явных решателей (сеточного и бессеточного) ПО LS-DYNA.

Закажите расчет

Команде профессионалов
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.
Успешно отправлено! Наш менеджер свяжется с Вами в ближайшее время!