隨著我國(guó)空間探索計(jì)劃的飛速發(fā)展，空間飛行器對(duì)空間碎片的防護(hù)問(wèn)題顯得越來(lái)越緊迫。防護(hù)方案的設(shè)計(jì)依據(jù)是彈丸超高速碰撞薄板所形成的碎片云團(tuán)的動(dòng)力特性。為了達(dá)到理想的防護(hù)效果，需要對(duì)彈丸超高速碰撞薄板所形成的碎片云團(tuán)的特性進(jìn)行細(xì)致而全面的了解。雖然目前已根據(jù)二級(jí)輕氣炮實(shí)驗(yàn)得到了碰撞速度為5～7 km／s的一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但對(duì)碎片云團(tuán)特性的全面了解還不深入，特別是對(duì)于10 km／s左右的碰撞速度條件，實(shí)驗(yàn)室還難以達(dá)到，因此只能用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)性研究。由于彈丸超高速碰撞薄板形成碎片云團(tuán)的過(guò)程是一個(gè)大變形過(guò)程，當(dāng)采用常規(guī)有限
元方法處理時(shí)，局部可能出現(xiàn)計(jì)算網(wǎng)格扭曲造成的計(jì)算結(jié)果嚴(yán)重失真，并且網(wǎng)格重構(gòu)與細(xì)化將大量消耗計(jì)算資源，使得計(jì)算分析等工作難以進(jìn)行。采用粒子方法可以避免高維拉氏網(wǎng)格方法中的網(wǎng)格纏繞和扭曲等問(wèn)題，因而特別適合于計(jì)算有大變形存在的高速碰撞問(wèn)題。
光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(Smoothed Particle Hydrodynamics，簡(jiǎn)記為SPH)方法的基本思想是將整個(gè)流場(chǎng)的物質(zhì)離散為一系列具有質(zhì)量、速度和能量的“粒子”，然后通過(guò)一個(gè)稱為“核函數(shù)”的積分進(jìn)行“核函數(shù)估值”，從而求得流場(chǎng)中不同位置在不同時(shí)刻的各種動(dòng)力學(xué)量。這是一種純拉氏的粒子方法，本質(zhì)上不需要使用網(wǎng)格，且邏輯簡(jiǎn)單。自從L．D．Libersky等將材料強(qiáng)度效應(yīng)引入SPH方法，成功地開(kāi)展了高速碰撞數(shù)值模擬的計(jì)算之后，G．R．Johnson等、J．Campbell等先后在侵徹貫穿方面的數(shù)值計(jì)算取得了有意義的結(jié)果。A．N．Parshikov等基于黎曼解的思想，提出用黎曼解來(lái)描述粒子之間的相互作用，在改善界面計(jì)算精度的方面取得了一定的效果。
將用改進(jìn)的SPH方法數(shù)值計(jì)算三維軸對(duì)稱坐標(biāo)下的彈丸超高速碰撞薄板的問(wèn)題，給出碎片云形成的過(guò)程。
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