Modelling fluid and shell structure interaction by combined finite element method and particle method

Abstract

SažetakU ovome radu je prikazan numerički model za međudjelovanje konstrukcije i tekućine u uvjetima dinamičkog opterećenja. Model se zasniva na pristupu sa zasebnim rješenjima, pri čemu se za analizu konstrukcije koristi model zasnovan na metodi konačnih elemenata (eng. Finite element method -FEM), a za analizu tekućine model zasnovan na metodi hidrodinamike izglađenih čestica (eng. Smoothed particle hydrodynamics -SPH). Modelom je moguće opisati glavne nelinearne značajke konstrukcije: tečenje (popuštanje) u tlaku i vlaku i razvoj plastič-nosti. Moguće je adekvatno simulirati i osnovne nelinearne karakteristike tekućine: stišljivost, viskoznost i turbulenciju. Numerički testovi provedeni pomoću razvijenog numeričkog modela prikazuju njegovu pouzdanost i mogućnost primjene. Provjera modela izvršena je na primjeru rezultata numeričkih i eksperimentalnih rezultata iz literature. Ključne riječi: 3D numerički model, interakcija, FSI, FEM, SPHModelling fluid and shell structure interaction by combined finite element method and particle method Abstract Numerical model for the fluid structure interaction under dynamic loading is presented in this paper. The partitioned approach applied involves the use of the finite element method (FEM) for the analysis of structure, while the smoothed particle hydrodynamics (SPH) is used for the analysis of fluid. The model can be used to describe main nonlinear characteristics of the structure: flow (yield) under compression and tension, and increase in plasticity. It is also possible to simulate basic nonlinear characteristics of the fluid (compressibility, viscous flow, and turbulence). Numerical tests performed using the developed numerical model show its reliability and application. The model is validated using the numerical and experimental results from literature.