The smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is a numerical technique used in dynamic analysis to simulate the fluid-like behavior of materials under extreme conditions, such as those encountered in explosions or high velocity impacts. In SPH, fluid or solid materials are discretized into particles. These particles interact with each other based on certain smoothing kernels, allowing the simulation of fluid flows and predict the response of solid materials to shock waves, like deformation, cracking or failure. One of the main advantages of SPH is its ability to simulate these phenomena without a fixed grid, making it particularly suitable for analyzing complex geometries. In this study, the structural damage to a masonry arch bridge subjected to blast loading was investigated. A high-fidelity micro-model was created and the explosives were modeled using the SPH approach. The Johnson-Holmquist II damage model and the Mohr-Coulomb material model were considered to evaluate the masonry and backfill properties. Consistent with the principles of the JH-II model, the authors developed a VUMAT code. The explosive charges (50 kg, 168 kg, 425 kg and 1000 kg) were placed in close proximity to the deck and pier of a bridge. The results showed that the 50 kg charges, which could have been placed near the pier by a terrorist, had only a limited effect on the piers. Instead, this charge caused a vertical displacement of the deck due to the confinement effect. Conversely, a 1000 kg TNT charge placed 100 cm above the deck caused significant damage to the bridge.
Hur, Min Young;Lee, Donggeun;Yang, Sangsun;Lee, Hae June
Applied Science and Convergence Technology
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v.27
no.1
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pp.14-18
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2018
In order to understand the mechanism of the synthesis of particles using a plasma torch, it is necessary to understand the reaction mechanisms using a computer simulation. In this study, we have developed a simulation method to combine the Lagrangian scheme to follow microparticles and a nodal method to treat nanoparticles categorized with different particle sizes. The Lagrangian scheme includes the Coulomb force which affects the dynamics of larger particles. In contrast, the nodal method is adequate for the nanoparticles because the charge effect is negligible for nanoparticles but the number of nanoparticles is much larger than that of microparticles. This method is helpful to understand the dynamics and growth mechanism of micro- and nano-powder mixture observed in the experiment.
Tran, Canh-Dung;Phillips, David G.;Tran-Cong, Thanh
Korea-Australia Rheology Journal
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v.21
no.1
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pp.1-12
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2009
This paper reports the suitability of a domain decomposition technique for the hybrid simulation of dilute polymer solution flows using Eulerian Brownian dynamics and Radial Basis Function Networks (RBFN) based methods. The Brownian Configuration Fields (BCF) and RBFN method incorporates the features of the BCF scheme (which render both closed form constitutive equations and a particle tracking process unnecessary) and a mesh-less method (which eliminates element-based discretisation of domains). However, when dealing with large scale problems, there appear several difficulties: the high computational time associated with the Stochastic Simulation Technique (SST), and the ill-condition of the system matrix associated with the RBFN. One way to overcome these disadvantages is to use parallel domain decomposition (DD) techniques. This approach makes the BCF-RBFN method more suitable for large scale problems.
RTI (Rayleigh-Taylor instability) is investigated by a multi-liquid MPS (Moving Particle Semi-implicit) method for both viscous and inviscid flows for various density differences, initial-disturbance amplitudes, viscosities, and surface tensions. The MPS simulation can be continued up to the late stage of high nonlinearity with complicated patterns and its initial developments agree well with the linear theoretical results. According to the relevant linear theory, the difference between inviscid and viscous fluids is the rising velocity at which upward-mushroom-like RTI flow with vortex formation is generated. However, with the developed MPS program, significant differences in both growing patters and developing speeds are observed. Also, more dispersion can be observed in the inviscid case. With larger Atwood (AT) number, stronger RTI flows are developed earlier, as expected, with higher potential-energy differences. With larger initial disturbances, quite different patterns of RTI-development are observed compared to the small-initial-disturbance case. If AT number is small, the surface tension tends to delay and suppress the RTI development when it is sufficiently large. Interestingly, at high AT number, the RTI-suppressions by increased surface tension become less effective.
Kim Kyungho;Kim Sookyung;Lee Sung-Q;Park Kang-Ho;Lee Seung-Yop
Transactions of the Society of Information Storage Systems
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v.1
no.1
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pp.58-66
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2005
Pseudo-Near Field Recording (Pseudo-NFR) system is proposed to prevent contamination and oxidation of media surface occurred in conventional NFR systems. To solve these critical problems of the NFR systems, we investigate the optimal thickness of cover layer for Pseudo NFR. This paper presents the theoretical analysis for cover layer thickness based on the measured length of dust particle and numerical simulation for the temperature distribution using Finite Difference Time Domain (FDTD) method and heat conduction equation. To verify the simulation results, we conduct and compare simulation results in case of far field MO recording and near field MO recording. A measured dust particle length in general environment was mostly less than $20{\mu}m$, and the optimal thickness of cover layer is $30{\mu}m$ in this case. Based on the designed optimal cover layer thickness, temperature distribution is simulated to have $800{\~}850^{\circ}C$.
Kim, Jong-Hyun;Lee, Jung;Kim, Chang-Hun;Kim, Sun-Jeong
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.2
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pp.1019-1031
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2017
In this study, we propose a new method for simulating water responding to human motion. Motion data obtained from motion-capture devices are represented as a jointed skeleton, which interacts with the velocity field in the water simulation. To integrate the motion data into the water simulation space, it is necessary to establish a mapping relationship between two fields with different properties. However, there can be severe numerical instability if the mapping breaks down, with the realism of the human-water interaction being adversely affected. To address this problem, our method extends the joint velocity mapped to each grid point to neighboring nodes. We refine these extended velocities to enable increased robustness in the water solver. Our experimental results demonstrate that water animation can be made to respond to human motions such as walking and jumping.
The time-consuming and less objectivity are the main problems of conventional micromechanical parameters calibration method of Particle Flow Code simulations. Thus this study aims to address these two limitation of the conventional "trial-and-error" method. A new calibration method for the linear parallel bond model (CM-LPBM) is proposed. First, numerical simulations are conducted based on the results of the uniaxial compression tests on limestone. The macroscopic response of the numerical model agrees well with the results of the uniaxial compression tests. To reduce the number of the independent micromechanical parameters, numerical simulations are then carried out. Based on the results of the orthogonal experiments and the multi-factor variance analysis, main micromechanical parameters affecting the macro parameters of rocks are proposed. The macro-micro parameter functions are ultimately established using multiple linear regression, and the iteration correction formulas of the micromechanical parameters are obtained. To further verify the validity of the proposed method, a case study is carried out. The error between the macro mechanical response and the numerical results is less than 5%. Hence the calibration method, i.e., the CM-LPBM, is reliable for obtaining the micromechanical parameters quickly and accurately, providing reference for the calibration of micromechanical parameters.
In this paper we present an algorithm about how to simulate two dimensional dam breaking with lattice Boltzmann method (LBM). LBM considers a typical volume element of fluid to be composed of a collection of particles that represented by a particle velocity distribution function for each fluid component at each grid point. We use the modified Lattice Boltzmann Method for incompressible fluid. This paper will represent detailed information on single phase flow which considers only the water instead of both air and water. Interface treatment and conservation of mass are the most important things in simulating free surface where the Interface is treated by mass exchange with the water region. We consider the surface tension on the interface and also bounce back boundary condition for the treatment of solid obstacles. We will compare the results of the simulation with some methods and experimental results.
In this paper, we propose a single framework based on the MPM(Material Point Method) that can represent the dynamic angular motion of the elementary particle unit. In this study, the particles can have various shapes while also describing linear and angular motion. As a result, unlike other particle-based simulations, which only represent linear movements of spherical (e.g. Circle, Sphere) particles, it is possible to express the visually dynamic motion of them. The proposed framework utilizes MPM, due to the fact that rotational motion can be decomposed and derived from large deformation. During the integration process of the presented technique, a deformation gradient tensor is decomposed by polar decomposition theory for extracting rotation tensor. By applying this together with the linear motion of each particle, as a result, it is possible to simultaneously express the angluar and linear motion of the particle itself. To verify the proposed method, we show the simulation of rotating particles scattering in the wind field, and the interaction(e.g. Collision) between a moving object and them by comparing the traditional MPM
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.2
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pp.145-152
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2017
Mixing of molecular grains having different characteristics is very important in many industries such as the food and pharmaceutical industries. With the development of computer simulations, it is common practice to find the optimal mixing conditions through a simulation before the actual mixing task to estimate the proper level of mixing. Accordingly, there has been an increasing need for a mixing index to measure the mix of particles in the simulation process. Mixing indices, which have been widely used so far, can largely be classified into two types: first is the statistical-based mixing index, which is prepared using the sampling method, and the second is the mixing index that is prepared using all the particles. In this paper, we calculated mixing indices in different ways for the data in the course of mixing the particles using the DEM simulation. Additionally, we compared the performance, advantages, and disadvantages of each mixing index. Therefore, I propose a standard that can be used to select an appropriate mixing index.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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