S-ALE流固耦合算法在戰(zhàn)斗部自然破片模擬中的應(yīng)用

云上_CAE

2020年10月30日 12:58

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01模型背景及簡(jiǎn)介

自然破片戰(zhàn)斗部是破片殺傷戰(zhàn)斗部的重要形式，它主要是在高能炸藥爆炸作用下，戰(zhàn)斗部殼體膨脹、斷裂破碎而形成的大量高速破片，利用破片的高速撞擊，引燃和引爆作用毀傷目標(biāo)，從而用于殺傷敵人有生力量、無(wú)裝甲或者輕型裝甲車輛、飛機(jī)、雷達(dá)、以及導(dǎo)彈等武器裝備。其優(yōu)點(diǎn)是自然破片戰(zhàn)斗部的殼體既可以充當(dāng)容器又形成了殺傷元素，材料的利用率高。

已知某戰(zhàn)斗部殼體尺寸：外徑D=240mm,壁厚h=7mm,長(zhǎng)度L=800mm（本算例利用S-ALE關(guān)鍵字生成歐拉域，用戶僅需要輸入X、Y、Z節(jié)點(diǎn)信息即可，求解器根據(jù)用戶輸入信息自動(dòng)生成ALE網(wǎng)格，具有求解速度快，K文件存儲(chǔ)體積小的優(yōu)點(diǎn)，具體可參見筆者之前的文章）。通過(guò)仿真模型的建立，研究自然破片成形過(guò)程和速度穩(wěn)定情況，下圖為戰(zhàn)斗部殼體1/4模型：

S-ALE流固耦合算法在戰(zhàn)斗部自然破片模擬中的應(yīng)用的圖1

02建模流程及關(guān)鍵字解讀

（1）利用Hypermesh作為網(wǎng)格前處理工具，從任一CAD軟件中導(dǎo)入中間格式，對(duì)其劃分網(wǎng)格，這里先劃分殼體端面網(wǎng)格，由2D生成3D體網(wǎng)格，可得到純六面體網(wǎng)格，下圖為Hypermmesh前處理得到的模型：

S-ALE流固耦合算法在戰(zhàn)斗部自然破片模擬中的應(yīng)用的圖2

2）從Hypermesh中選擇Ls-Dyna求解器導(dǎo)出K文件，打開Ls-prepost,讀取k文件，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)K文件及part進(jìn)行重新命名，我這里模型簡(jiǎn)單，就不重新命名。

（3）接下來(lái)就是材料、狀態(tài)方程、單元界面屬性、邊界條件、初始條件、求解控制、輸出控制等關(guān)鍵字編寫。

1.利用S-ALE關(guān)鍵字生成歐拉域，并按照幾何形狀方式對(duì)裝藥進(jìn)行填充，設(shè)置起爆點(diǎn)；

ALE_STRUCTURED_MESH_POINTS

S-ALE流固耦合算法在戰(zhàn)斗部自然破片模擬中的應(yīng)用的圖3

ALE_STRUCTURED_MESH S-ALE流固耦合算法在戰(zhàn)斗部自然破片模擬中的應(yīng)用的圖4

以上步驟結(jié)束后可以在Ls-prepost點(diǎn)擊左上角Keyword Entity/ALE/Structured_Mesh預(yù)覽生成的S-ALE網(wǎng)格，如下： S-ALE流固耦合算法在戰(zhàn)斗部自然破片模擬中的應(yīng)用的圖5 以上是模型建立工作，至此算咧已經(jīng)生成150x150x400=9143201,算上戰(zhàn)斗部殼體160000，一共1000萬(wàn)網(wǎng)格，這個(gè)量級(jí)的網(wǎng)格數(shù)量對(duì)于傳統(tǒng)ALE來(lái)說(shuō)，求解速度會(huì)很慢，特別是戰(zhàn)斗部自然破片需要模擬到破片速度穩(wěn)定后，計(jì)算時(shí)間一般為零點(diǎn)幾秒，時(shí)間會(huì)更久，即使用MPP版本搭配高性能工作站，也需要花費(fèi)不少時(shí)間，有興趣的朋友們可以比較和S-ALE算法對(duì)比。