0.引言

Abaqus作為綜合性有限元軟件，其功能強大不言而喻，然而在軍工領域用abaqus模擬各類沖擊爆炸毀傷比較少見，可能是因為abaqus更適合做高度非線性熱、力學分析。而爆炸類問題，AUTODYN或LS-DYNA可以模擬一維到三維的各類問題，同時擁有豐富的材料庫；但是對于習慣abaqus的用戶，再去安裝學習AUTODYN或LS-DYNA比較費時間。之前別人做過各類射流、水下爆炸等問題，今天給大家帶來了彈頭侵徹爆破的算例。

模型概述：彈頭以500m/s撞擊靶板，其中PBX裝藥采用JWL狀態方程描述，設置延時起爆及起爆點，同延時起爆現爆炸產物的作用，保留產物不刪除。為了方便起見，彈頭和靶板采用相同材料，材料參數來自abaqus幫助文檔。模型分為15mm的單層靶板和5m三層靶板侵徹爆炸過程，如下圖所示：

模型一：5mm三層靶，間隔15mm

模型二：15mm單層靶

1.單層靶結果分析

彈頭侵徹單層靶結果：

由此可見，彈頭高速侵徹過程中靶板變形很大，但當高能PBX起爆后瞬間擊穿，同時形成很多碎片，這些碎片可以對靶板（保護層）后面的目標形成二次毀傷。

那么，到底是彈頭的動能破壞了靶板還是高能PBX起到了主要作用？請看三層靶分析。

2.多層靶結果分析

在相同條件下，即彈頭速度、延時起爆等情況相同時，分析間隔為15mm的5mm三層靶侵徹爆破：

從結果看，這三塊靶板破壞方式不完全相同，從有到左依次大致認為是 彈頭侵徹破壞、破片及沖擊波破壞及爆炸產物破壞等。細節如下：

首先，第一塊靶板主要以韌性變形撕裂為主，跟普通的彈侵徹靶問題結果類似；第二塊則產生了較多的碎片，跟上面的單層靶結果類似，說明彈頭動能（侵徹）及高能PBX同時作用，而且第一塊的破片（碎片）也有可能作用到了第二塊上； 最后是第三塊，起失效變形明顯跟前兩個不一樣，其韌性變形很大，之后則撕裂成一大塊，這是主要由爆炸產物作用引起的。此時，并不是彈頭速度降為零，主要是爆炸產物膨脹速度大于彈頭速度。產物作用結果如下：

需要說明的是，上述算例中彈頭撕裂成了長條形，實際過程中由于刻槽或預制破片原因，一般會產生很多破片以提高毀傷能力。有興趣的同學可以自行試試。

3.結束語

由上述簡單的算例可知，abaqus模擬爆炸或高速沖擊問題還是比較方便的，而且思路跟AUTODYN等軟件類似。上述算例主要用了CEL方法，即先設定一定的歐拉區域，或是空白或可用空氣、水等填充，之后在此歐拉區域填充PBX，而彈靶采用拉格朗日網格即可。

當然，高速沖擊類問題還可以使用SPH方法，據我所知，CEL及SPH不能同時使用。

歡迎咨詢討論。