Modelling dynamic fracture of thin shells filled with fluid: a fully SPH model

Modéliser la rupture dynamique de coques minces remplies de fluides avec des SPH.

¹ LaMCoS UMR CNRS 5259 INSA Lyon, 18–20 allée des sciences, 69621 Villeurbanne, France
² Électricité de France, Direction des études et recherches, 1 avenue du Général de Gaulle, 92141 Clamart Cedex, France

Corresponding author: alain.combescure@insa-lyon.fr

Received: 25 May 2007
Accepted: 24 January 2008

Abstract

This paper is devoted to the description of a new full MLS SPH modelisation of rupture of thin shell filled with fluid and the prediction on consecutive fluid loss though the fracture. The paper first presents an efficient and controlled model for elastoplastic rupture of thin shells by a single layer of SPH balls. The proposed model controls as well static and dynamic instabilities using two basic ingredients: additional stress points to control the hourglass like instabilities and extend the Monhagan viscosity control method to shear and bending components of the generalized efforts. The fluid is modeled using standard SPH fluid model. The interaction is modeled using pin-balls method which is very natural in this type of formulation. Application examples are presented.

Résumé

Cet article décrit une nouvelle méthode numérique pour modéliser la rupture de coques minces remplies de fluide et les débits de fuite qui en résultent. Cette méthode est une méthode MLS SPH. L'article donne d'abord une formulation efficace de la rupture d'une structure mince représentée par une seule nappe de SPH. Le modèle proposé est robuste car il contrôle à la fois les instabilités statiques et dynamiques. Ce contrôle repose que deux techniques : des points de contrôles additionnels qui permettent d'éviter les instabilités de type "sablier" et un modèle de viscosité artificielle du type Monhagan pour contrôler les instabilités des déformations de flexion. L'intéraction fluide structure repose sur une technique de "pinn balls" très naturelle pour les formulations SPH. On présente également des exemples d'application.