Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Farzin,Ahmad Reza Pishevar
محمود فرزین (استاد مشاور) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Babak Mehmandoust Esfahani
بابک مهمان دوست اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1379

TITLE

An Eulerian Particle Level Set Method for Simulating the Flow of Metals and the Propagation of Elastic-Plastic Waves during Impact Loading
In this study, an Eulerian, finite-volume method is developed for the numerical simulation of elastic-plastic response of compressible solid materials under impact loading. The governing equations of mass, momentum, and energy along with evolution equations for deviatoric stresses are solved in Eulerian conservation law form. A fourth-order CWENO shock-capturing method that was developed for gas dynamics has been extended to high strain rate solids problems. In this method fluxes are determined on a staggered grid at places where solution is smooth. As a result, the method does not rely on the solution of Riemann problems and enjoys the flexibility of using any type of equation of state. Boundary conditions at material interfaces are also treated by a special ghost cell approach. The position of material interfaces is advanced to the new time using a particle level set method. A fifth-order Godunov-type central scheme is used to solve the Hamilton–Jacobi (HJ) equation of level sets in two space dimensions. The capabilitie of the proposed method is evaluated at the end by comparing numerical results with the experimental results and the reported benchmark solutions for the Taylor rod impact, spherical groove jetting and void collapse problems. Key Words Taylor rod impact, particle level set, central weighted essentially non oscillatory.
: در این پروژه یک روش حجم محدود اویلری با معادله حالت دلخواه برای شبیه‌‌سازی عددی رفتار الاستیک ـ پلاستیک مواد جامد تراکم‌‌پذیر در هنگام برخورد شدید، ارائه شده است. معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی به همراه معادلات تکامل برای تنش‌‌های کاهیده هستند که در شکل بقایی اویلری حل می‌شوند. از آن‌جا که در روش اویلری محل مرزهای ماده، به طور جداگانه تعیین می‌شود، الگوریتم حل نیز در هر پله‌ی زمان به حل دو مسئله‌ی جداگانه می‌پردازد. نخست، متغیرهای وابسته با توجه به شرایط مرزی که با یک روش ابتکاری در مرز مشترک ماده بیان شده‌اند، به روز می‌شوند. برای این کار از روش مرتبه چهار «سی‌وینو» برای حل دستگاه معادلات هذلولوی بقایی استفاده می‌شود. این روش که در اصل برای تسخیر امواج ضربه‌ای در داخل محیط گازی و بدون هیچ شرط مرزی توسعه یافته است، در این‌جا برای دنبال کردن امواج الاستیک ـ پلاستیک در محیط جامد تراکم‌‌پذیر با نرخ کرنش بزرگ و تغییر شکل مرزی، تصحیح و تکمیل شده است. در این روش محاسبات بر روی یک شبکه‌ی نامتقابل که به اندازه‌ی نصف ابعاد سلولی جابجا شده است، انجام می‌شوند. بنابراین محاسبه‌ی فلاکس‌های عبوری از مرزهای جدید سلولی در نواحی هموار و بدون ناپیوستگی داخل سلول‌های قدیم انجام می‌شود. در نتیجه نیازی به حل مسئله‌ی ریمان که در صورت ثابت ماندن شبکه ناگزیر به انجام آن بودیم، وجود ندارد و قید «منفی نشدن فشار» هم برداشته می‌شود و این خود محدودیت استفاده از معادله‌ی حالت را برمی‌دارد. پس از حل متغیرهای وابسته نوبت به تعیین محل جدید مرز مشترک می‌رسد. جابجایی مرز مشترک ماده به روش ذره ـ سطح مبنا دنبال می‌شود. از یک روش مرتبه پنج «سی‌وینو» برای حل معادله‌ی هامیلتون ـ ژاکوبی حاکم برتوابع سطح مبنا استفاده می‌شود. در آخر توانایی‌های روش پیشنهادی در مدل‌‌سازی عددی مسئله‌ی برخورد تیلور و چند مثال دیگر، بررسی می‌شود. کلمات کلیدی: ضربه، برخورد شدید، روش ذره ـ سطح مبنا، روش سی وینو، معادلات هامیلتون ـ ژاکوبی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی