本技术涉及侵彻模拟技术领域,其具体公开一种陨石侵彻月壤的模拟方法、系统、设备、介质,方法包括:构建陨石模型和月壤模型,所述月壤模型包括侵彻近端区域及侵彻远端区域;用光滑粒子动力学法对月壤模型侵彻近端区域进行粒子化处理,用有限元法对陨石模型、月壤模型侵彻远端区域进行网格划分;设置陨石与月壤的接触算法、月壤侵彻近端区域与侵彻远端区域的接触算法、月壤模型的边界条件、陨石模型的初速度、模拟分析时间;根据上述模型及设置条件对陨石侵彻月壤进行求解,并对求解结果进行分析以应用于侵彻月壤研究。本发明提供的方法结合了光滑粒子动力学法和有限元法的优势,在模拟时能在保证计算效率的同时准确模拟侵彻飞溅及大变形等现象。
背景技术
月球表面布满了陨石撞击坑,这些撞击坑的形成机制和演化过程一直是天文学和地质学研究的重要课题。陨石撞击月球时,会产生巨大的能量,导致月壤的破碎、飞溅和变形,并改变月壤的性质和结构。因此,研究陨石侵彻月壤过程对于理解月球的形成和演化、评估月球撞击风险、设计月球探测器和月球基地的防护措施等具有重要意义。
目前,研究陨石侵彻月壤过程的方法主要包括实验研究和数值模拟。实验研究方法主要是在实验室条件下模拟陨石撞击月壤的过程,例如使用弹道枪或爆炸装置进行实验。实验研究方法可以提供直观的观察结果,但成本高昂,实验条件难以控制,且难以模拟大型撞击事件。
数值模拟方法可以克服实验研究方法的局限性,在计算机上模拟陨石撞击月壤的过程。常用的数值模拟方法包括有限元法(FEM)和光滑粒子流体动力学法(SPH)。
FEM是一种基于网格的拉格朗日方法,技术发展成熟。但是FEM在模拟高速冲击、材料大变形、破碎、飞溅等现象时,收敛困难,常会因为单元严重畸变导致计算无法继续进行。
SPH是一种典型的拉格朗日无网格计算方法。但是SPH起步比较晚,所以算法相对FEM不够完善,应用领域需要不断开发,该方法计算效率相对于传统FEM方式不够高,且计算时间和空间要求比较高,对计算机性能要求也相对更高。
因此,现有技术中,FEM和SPH都难以单独有效地模拟陨石侵彻月壤的过程。
实现思路