3. 例. 衝突実験との比較. ポリカ球->Al板
千葉工大 惑星探査研で行った室内衝突実験と比較するための計算例 (千葉工大 黒澤)
- 直径4.7 mmのポリカーボネイト球を7.3 km/sでAl円板に衝突させ、高速ビデオカメラで撮像した。
- 「Collision2D」をベースにInput fileを書き換え、比較計算を行った。
使用したasteroid.inp
#ISINP ------------------------------------------------------------------------ --- this is the new input file used by iSALE versions of v7.0 and higher ------------------- General Model Info --------------------------------- VERSION __DO NOT MODIFY__ : 4.1 DIMENSION dimension of input file : 2 PATH Data file path : ./ MODEL Modelname : Collision2D ------------------- Mesh Geometry Parameters --------------------------- GRIDH horizontal cells : 0 : 280 : 160 GRIDV vertical cells : 200 : 360 : 80 GRIDEXT ext. factor : 1.05d0 GRIDSPC grid spacing : 5.875D-5 GRIDSPCM max. grid spacing : -4.0D+0 CYL Cylind. geometry : 1.0D0 ------------------- Global setup parameters ----------------------------- S_TYPE setup type : DEFAULT T_SURF Surface temp : 293.D0 GRAD_TYPE gradient type : NONE PR_TRACE Collision tracers : 1 COL_SITE Cell no. of impact : 170 ------------------- Projectile ("Object") Parameters -------------------- OBJNUM number of objects : 1 OBJRESH CPPR horizontal : 40 OBJRESV CPPR vertical : 40 OBJVEL object velocity : -7.3D3 OBJMAT object material : body__1 OBJTYPE object type : SPHEROID OBJOFF_V proj offset (ver) : 0 ------------------- Target Parameters ---------------------------------- LAYNUM layers number : 2 LAYPOS layer position : 1 : 350 LAYMAT layer material : core__2 : mantle2 LAYTPROF thermal profile : CONST : CONST ------------------- Time Parameters ------------------------------------ DT initial time increment : 2.5D-9 DTMAX maximum timestep : 5.D-4 TEND end time : 5.0D-5 DTSAVE save interval : 1.0D-7 ------------------- Boundary Condition Parameters ---------------------- BND_L left : FREESLIP BND_R right : OUTFLOW BND_B bottom : OUTFLOW BND_T top : OUTFLOW ------------------- Numerical Stability Parameters --------------------- AVIS art. visc. linear : 0.2D0 AVIS2 art. visc. quad. : 1.0D0 ------------------- Tracer Particle Parameters ------------------------- TR_QUAL quality : 1 TR_SPCH tracer spacing X : -10.D0 : -300.D0 : -10.D0 TR_SPCV tracer spacing Y : -10.D0 : -300.D0 : -20.D0 TR_VAR add. tracer fiels : #TrP-TrT-Trp-TrA-TrV-TrM# ------------------- (Material) Model parameters (global) --------------- STRESS Consider stress : 1 ------------------- Data Saving Parameters ----------------------------- QUALITY Compression rate : 80 VARLIST List of variables : #Den-Tmp-Pre-Sie-Dam-Yld-Alp-VEL# ------------------------------------------------------------------------ <<END
使用したmaterial.inp
#ISMAT -------------------------------------------------------------------------------- MATNAME Material name : body__1 : mantle2 : core__2 EOSNAME EOS name : polycar : aluminu : perfgas EOSTYPE EOS type : tillo : tillo : tillo STRMOD Strength model : HYDRO : JNCK : HYDRO DAMMOD Damage model : NONE : NONE : NONE ACFL Acoustic fluidisation : NONE : NONE : NONE PORMOD Porosity model : NONE : NONE : NONE THSOFT Thermal softening : NONE : JNCK : NONE LDWEAK Low density weakening : NONE : NONE : NONE -------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------general parameters ---------------------------------------------------------------------- POIS pois : 2.5D-01 : 3.3D-01 : 5.0D-01 ---------thermal softening ----------------------------------------------------------------------- TFRAC tfrac : 1.2D+00 : 1.2D+00 : 1.2D+00 ----- Minimum Pressure --------------------------------------------------------------------------- PMININ minimum pressure : XXXXXXXXXX : -2.440D+09 : XXXXXXXXXX ---------thermal parameters ---------------------------------------------------------------------- TMELT0 tmelt0 : 1.373D+03 : 9.3300D+02 : 1.373D+03 CHEAT C_heat : 1.D+03 : 8.9600D+02 : 1.D+03 ASIMON a_simon : 1.52D+09 : 6.0000D+09 : 1.52D+09 CSIMON c_simon : 4.05D+00 : 3.0000D+00 : 4.05D+00 ---------shear strength of intact material ------------------------------------------------------- YINT0 yint0 : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 1.D+07 FRICINT fricint : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 6.D-01 YLIMINT ylimint : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 2.D+09 ---------shear strength of damaged material ------------------------------------------------------ YDAM0 ydam0 (ycoh) : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 1.D+06 FRICDAM fricdam : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 6.D-01 YLIMDAM ylimdam : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 2.5D+09 ---------porosity properties (Wuennemann) -------------------------------------------------------- ALPHA0 Initial porosity : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 30.D+00 EPSE0 Elastic threshold : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : -1.D-05 ALPHAX Transition : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 1.D+00 KAPPA Exp Coefficient : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 9.8D-01 CHI Sound speed ratio : XXXXXXXXXX : XXXXXXXXXX : 1.D+00 ----- Johnson-Cook strength parameters ----------------------------------------------------------- JC_A strain coeff. a : XXXXXXXXXX : 2.4400D+08 : XXXXXXXXXX JC_B strain coeff. b : XXXXXXXXXX : 4.8800D+08 : XXXXXXXXXX JC_N strain exponent : XXXXXXXXXX : 4.2000D-01 : XXXXXXXXXX JC_C str. rate coeff c : XXXXXXXXXX : 0.0000D-00 : XXXXXXXXXX JC_M thermal soft. : XXXXXXXXXX : 1.3400D+00 : XXXXXXXXXX JC_TREF ref. temperature : XXXXXXXXXX : 2.9300D+02 : XXXXXXXXXX -------------------------------------------------------------------------------------------------- <<END
計算結果
実験結果
クレータプロファイル比較
☆コメント☆
実験と調和的な点
- 着弾直後の強い自発光(弾丸&標的のShock heating, 衝撃圧縮中のポリカ弾丸の温度は数千K)
- 着弾から3-4 us後に放出物カーテンがちぎれはじめる。
- クレータプロファイル
実験と不調和な点
- 潰れた半球状の自発光蒸気雲が計算では現れない(Low density cutoffが効いているようだ。)
- 最終的なクレータリムの形状。
- 実験: 変形することで、リムが成形される。
- 計算: ちぎれ飛んで、リムが成形される。
- 恐らく使用したAlの強度モデルが適していない。
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