激波风洞作为关键地面试验设施，用于研究超声速飞行器的气动性能。其中膜片作为触发装置，是风洞试验的核心组件。膜片的临界破裂压力至关重要，因其直接决定试验工况。然而膜片破裂产生的碎片会威胁设备安全运行。 当前，有限元法（FEM）是分析膜片动态响应的主流方法，虽可精确预测临界破裂压力与破裂时间，但在模拟破裂碎片方面存在局限。本文提出结合有限元法与光滑粒子流体动力学（FEM-SPH）的耦合计算方法，突破该技术瓶颈。该方法经验证可精准预测临界破裂压力与时间，同时创新性地提出基于聚合SPH粒子的碎片表征研究方法，系统分析了膜片破裂过程中本体与碎片的动态响应特性。

研究亮点• 采用FEM-SPH耦合方法分析了高超声速脉冲设施中膜片的断裂行为• 自适应FEM-SPH方法可精确计算激波风洞膜片的破裂时间• 揭示了膜片断裂过程的动态特性演化规律

膜片破裂过程

发表期刊：

International Journal of Non-Linear Mechanics

2025, Volume 175, August： 105123

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2025.105123