Modeling of cylindrical soda-lime glass sample under shock loading is performed using SPH method with an interparticle contact algorithm guided by the Riemann solver. Problem is solved in axisymmetric formulation according to experimental geometry. Failure process of brittle material is described by Johnson – Holmquist model (JH-2), and shown on Fig. 1. Algorithm based on JH-2 model is provided. For verification of the developed algorithm the modeling results for shock loading of B4C (boron carbide) are compared with known experimental data.
С помощью метода SPH, использующего соотношения распада произвольного разрыва, проведено численное моделирование ударного воздействия на цилиндрический образец из хрупкого материала (натриево-кальциево-силикатное стекло). За-дача решалась в двумерной осесимметричной постановке, соответствующей эксперименту, изложенному в [1]. Процессы разрушения описывались с помощью модели Джонсона-Холмквиста (JH-2). Приводится алгоритм, построенный на основе уравнений JH-2. Тестирование разработанного алгоритма проводилось сопоставлением результатов расчетов по ударному нагружению керамики B4C c известными данными экспериментов [2].
1. Walley S.M. An introduction to the properties of silica glass in ballistic applications // Strain. 2014. Т. 50. № 6. С. 470-500. 2. Johnson G.R., Holmquist T.J. Response of boron carbide subjected to large strain, high strain rates, and high pressures // J. Appl. Phys. 1999. V.85. No. 12. P. 8060-8073. 3. Brar N.S., Bless S.J., Rosenberg Z. Impact-induced failure waves in glass bars and Plates // Appl. Phys. Lett. 1991. V. 59. No. 26. P. 3396-3398. 4. Willmott G.R., Radford D.D. Taylor impact of glass rods // J. Appl. Phys. 2005. V.97. No. 9. P. 093522. 5. Канель Г.И., Разоренов С.В., Фортов В.Е. Волны разрушения в ударно-сжатом стекле // Успехи механики. 2005. Т. 3. №3. С. 9-57. 6. Медин С.А., Паршиков А.Н. Моделирование распространения волн разрушения при ударном сжатии хрупких материалов (стекол) // Механика твердого тела. 2012. №2. С. 102-113. 7. Кондауров В.И. Об особенностях волн разрушения в высокооднородных хрупких материалах // ПММ. 1998. Т.62. вып.4. С.707-714. 8. Chen Z., Feng R., Xin X., Shen L. A computational model for impact failure with shear-induced dilatancy // Int. J. Numer. Meth. Engng. 2003. V. 56. No. 14. P. 1979-1997. 9. Partom Y. Modeling failure waves in glass // Int. J. Impact Engng. 1998. V. 21. No. 9. P. 791-799. 10. Паршиков А.Н. Применение решения задачи Римана в методе частиц // ЖВМ и МФ. 1999. Т. 39. №7. С. 1216. 11. Parshikov A.N., Medin S.A., Loukashenko I.I., Milekhin V.A., Improvements in SPH Method by means of Interparticle Contact Algorithm and Analysis of Perforation Tests at Moderate Projectile Velocities // Int. J. Impact Eng. 2000. V. 24.P.779 12. Parshikov A.N, Medin S.A. Smoothed Particle Hydrodynamics Using Interparticle Contact Algorithms // J. Comp. Phys. 2002. V. 180, No. 358. 13. Уилкинс М.Л. Расчёт упруго-пластических течений // Вычислительные методы в гидродинамике. / Под ред. Б.Олдера, С.Фернбаха, М. Ротенберга. М.: Мир, 1967. С. 212-263. 14. Мейдер Ч. Численное моделирование детонации. М.: Мир. 1985. 384 с. 15. Holmquist T.J. High strain rate properties and constitutive modeling of glass // 15th International Symposium on Ballistics – Jerusalem, Israel, 21-24 May, 1995 16. Gasonas G.A. Implementation of the Johnson-Holmquist (JH-2) Constitutive Model into DYNA3D // ARL-TR-2699. March 2002. 17 P.
