1 低速沖擊問題

夾層結構具備良好的吸能特性，其沖擊特性一直是被重點關注的方向。

本期主要對復合材料夾層結構低速沖擊的仿真進行介紹。

我本人做靜力問題相對多些，沖擊問題以前做過一個仿真效果，沒有深入研究。這幾天和學流體的師兄交流的時候，他說他同學有一個搞高速沖擊的，用流體的方法搞。

好奇心來了，流體的方法怎么搞？

師兄曰，高速情況下，彈子穿過一些物體，不就像彈子游在水里一樣嘛。

雖然說得很玄妙，但是好像很有道理。實際上流體和固體很多現象很接近。就比如帶孔板的拉伸和圓柱擾流，云圖真是傻傻難分。并且還真有學者找到兩者的本構共通性，用圓柱繞流來研究帶孔板。

一下子扯遠了，繼續低速沖擊。

2 模型

考慮如下模型，邊界條件為底部固支，上面板四個角點固支。面板失效基于Hashin準則判斷，芯層失效基于MISESS準則判斷。

看似簡單的問題往往暗含殺“雞”。

1） 沖頭設置為剛體，其密度的取值，不能直接賦予鋼的屬性。因為實際的沖頭結構為柱狀。建模中，處于簡化考慮，取頭部半球進行建模，為此需要根據實際沖頭質量，換算出仿真用沖頭的密度。

2） 面板和夾層之間可以綁定，如果夾層是蜂窩這類非均勻結構，用接觸屬性會比較合適，但是接觸的定義要考慮好，否則很容易穿透，或者大滑移。

3） 同樣的，沖頭和面板的接觸也要注意，網格的疏密和接觸屬性都可能造成穿透。

4） 為了防止網格過度扭曲，要對網格扭曲進行控制，也可以縮放其質量，或者對過度扭曲的單元，直接賦予高模量。

5） 載荷為速度載荷，如果已知沖擊能量，就根據沖頭質量進行速度換算，這是高中知識了。

3 VUMAT

1) 我們此次使用VUMAT最重要的目的是，實現失效區域的識別。

2) 本次VUMAT關鍵輸出，是應力的更新和損傷變量的更新。

3) 本次VUMAT的結構如下：

材料參數定義；

HASHIN準則計算；

用HASHIN準則進行失效判斷；

對失效區域的剛度進行折減；

剛度矩陣定義；

應變定義；

根據剛度矩陣和應變進行應力更新；

4 結果

應力云圖效果如下：

載荷-時間曲線如下，橫坐標單位是ms。

面板和芯層的失效各自如下：

 

需要指出的是，這個模型相對簡單，芯層結構比較均勻。如果蜂窩夾層，載荷-時間曲線的噪點可能比較多：

這個時候可以對數據進行二次處理，進行濾波：

至此，本次分享結束。

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