基于ls-dyna的多球打擊靶板磨損模擬
一、工程背景
磨損在工程上普遍存在，目前通常的做法是通過隱式算法計算應力，再根據一系列計算公式來近似獲取沖蝕率。而lsdyna可以直接計算磨損沖蝕，因此為工程使用提供了便利。
本項目基于LSDYNA進行多個顆粒物對靶材的多次沖蝕，計算靶板的磨損狀況。其中，靶材被沖掉的材料除以沖擊的顆粒的質量，叫沖蝕率。
顆粒是白剛玉，靶材是TC4。單位制：長度單位是100微米，質量是g，時間是微秒。
模型如下圖所示：
二、幾何模型及材料
幾何模型包括靶板和6個球體。在WORKBENCH下建立整體模型。
靶板為鈦合金板，采用JC本構，并采用3號沙漏I及0.1的沙漏系數；球為剛體rigid本構。
具體的材料本構參數如下：
*MAT_JOHNSON_COOK
14.43000E-6 0.0041353 0.011 0.33 0.0 0.0 0.0
8.62000E-53.31000E-5 0.34 0.012 0.8 1903.0 298.01.00000E-6
0.067 0.0 2.0 0.0 -0.09 0.27 0.48 0.014
3.87 0.0 01.00000E-6 0.0
*EOS_GRUNEISEN
1 51.3 1.028 0.0 0.0 1.23 0.17 0.0
0.0
*HOURGLASS
1 3 0.1 1 1.5 0.06 0.1 0.1
*PART
ban
1 1 1 1 1 0 0 0
*MAT_RIGID
24.00000E-6 0.035 0.22 0.0 0.0 0.0
1.0 0 3
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
三、單元及有限元網格
在workbench下劃分網格，靶板頂部及中心進行加密，加密處網格尺寸為6微米。網格數60萬以上。靶板采用全六面體網格，球采用四面體網格。網格如下圖所示：
單元全部采用lagrange算法。
*SECTION_SOLID
1 1 0
四、邊界
靶板四周固定約束，6個球的速度均定義為125m/s。
*INITIAL_VELOCITY_GENERATION
2 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
3 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
4 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
5 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
6 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
7 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
五、接觸定義
6個球與靶板之間全部采用侵蝕面面接觸。
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
1
1 2 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
2
1 3 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
3
1 4 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
4
1 5 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
5
1 6 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
6
1 7 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
六、part部件
部件1為靶板，part2-7為6個球。
七、計算條件
采用11us計算時長。
*CON*TROL_TERMINATION
11.0 0 0.0 0.0 0.0 0
八、求解
求解過程如下，6核cpu計算時間需要不到1min。
九、重啟動求解
求解一定時間后，需要修改k文件，刪除第一個剛體球及其與靶板的接觸。然后利用重啟動技術，繼續進行第二個小球的撞擊分析，再重啟動進行第3個小球的撞擊。。。
十、結果分析
通過計算，2次彈體打擊靶板過程中，靶板的質量衰減如下圖。
提取質量衰減通過lspp進行，方法如下圖：
應力及應變云圖如下：
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