基于DualSPHysics的总拉格朗日SPH方法在聚碳酸酯圆盘对径压缩中的评估与误差分析

《Modelling》：Convergence and Stability Analysis of Diametrical Compression in a Linear Elastic Disk Using Smoothed Particle Hydrodynamics

　　本研究在DualSPHysics框架下，对聚碳酸酯圆盘在对径压缩工况下的总拉格朗日光滑粒子流体动力学（SPH）方法进行了评估，并与Hondros解析解及两个光弹性实验结果进行了对比，其中应力在圆盘静止后测量。稳定性测试表明，在稳定性阈值之上存在一个较宽的最优人工黏性范围，在该范围内，人工黏性的选择主要取决于计算成本。活塞速度变化两个数量级时，误差变化至多为1.1%；沙漏控制可将误差降低7.3–8.5倍。对6438次模拟在不同光滑长度比、粒子间距和三种核函数下进行的收敛图分析表明，von Mises误差关于光滑长度以一阶收敛，在最高分辨率下可达0.0026–0.0030。此时，接触区占总误差的51%–78%。在远离接触区的位置，SPH对精确场的插值呈二阶收敛，而完整模拟仍接近一阶收敛。最后，单一分阶段模拟再现了四幅实验照片的条纹图案，暗条纹平均匹配误差为0.07–0.96 mm。因此，集中接触载荷既主导了误差大小，也主导了插值情况下的收敛阶。这些发现可为接触载荷作用下工程结构的SPH模拟提供指导。