SPH方法

SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)是光滑粒子流体动力学方法的缩写，是在近20多年来逐步发展起来的一种无网格方法。该方法的基本思想是将连续的流体(或固体)用相互作用的质点组来描述，各个物质点上承载各种物理量，包括质量、速度等，通过求解质点组的动力学方程和跟踪每个质点的运动轨道，求得整个系统的力学行为。

SPH方法简介

光滑粒子流体动力学方法SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)是近20多年来逐步发展起来的一种无网格方法，该方法的基本思想是将连续的流体(或固体)用相互作用的质点组来描述，各个物质点上承载各种物理量，包括质量、速度等，通过求解质点组的动力学方程和跟踪每个质点的运动轨道，求得整个系统的力学行为。这类似于物理学中的粒子云particle-in-cell)模拟，从原理上说，只要质点的数目足够多，就能精确地描述力学过程。

SPH方法学术特点

虽然在SPH方法中，解的精度也依赖于质点的排列，但它对点阵排列的要求远远低于网格的要求。由于质点之间不存在网格关系，因此它可避免极度大变形时网格扭曲而造成的精度破坏等问题，并且也能较为方便的处理不同介质的交界面。SPH的优点还在于它是一种纯Lagrange方法，能避免Euler描述中欧拉网格与材料的界面问题，因此特别适合于求解高速碰撞等动态大变形问题。

SPH方法出处

最初的SPH方法是Lucy、Gingold和Monaghan首次于1977年分别提出的，Johnson 和 Beissel提出了归一化的光滑函数算法，这一算法能够提高SPH的计算精度，并能通过分片试验。在冲击碰撞方面，Johnson 等采用类似于SPH的广义粒子算法（generalized particle algorithm）进行圆杆的撞击以及弹体侵彻的数值计算，Parshikov等用改进的SPH方法分析了子弹冲击靶体的临界穿透速度，结果与实验吻合得较好。上述冲击碰撞算例中，冲击体与靶体都是固体结构，其发生的变形相对液体－固体的冲击碰撞要小的多，并且SPH粒子均采用规则建模，对于复杂三维模型分配粒子位置和质量时存在局限性。

用SPH方法仿真超高速碰撞的效果