Hypermesh憑借強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分和方便的求解設(shè)置功能而被廣泛用于DYNA求解器的前處理。本文通過bullet穿透鋁合金板侵徹計(jì)算來簡單介紹Hypermesh和LS-DYNA的聯(lián)合使用。

計(jì)算模型如圖1所示，為1/4模型，bullet材料為鋼材，被穿透的板為鋁合金AL2024。

圖1 計(jì)算模型

在hypermesh中對bullet進(jìn)行分割，分割后對其和鋁板進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分，bullet的網(wǎng)格尺寸為1mm，鋁板的網(wǎng)格尺寸為1.5mm，并對鋁板被bullet侵蝕的部分進(jìn)行局部加密，計(jì)算網(wǎng)格如圖2所示。

圖2 有限元模型

網(wǎng)格劃分完成后，在hypermesh中定義使用材料的屬性、狀態(tài)方程、單元算法和沙漏控制，分別對應(yīng)hypermesh中的Materials、State Equations、Properties和HourGlasses。材料選用*Mat_ Johnson_Cook模型計(jì)算高應(yīng)變率相關(guān)的高速沖擊問題，引用最大主應(yīng)變失效準(zhǔn)則（*Mat_Add_Erosion），狀態(tài)發(fā)方程采用*EOS_Gruneisen，采用常應(yīng)力單元積分算法*Section_Solid，沙漏控制采用4號Flanagan-Belytschko stiffness forms算法。基本設(shè)置如圖3所示，材料屬性及狀態(tài)方程參數(shù)如圖4和圖5所示。

圖3 hypermesh中的基本設(shè)置

圖4 AL2024(左)和Steel(右)的材料參數(shù)

圖5 AL2024(左)和Steel(右)的狀態(tài)方程

接觸算法設(shè)置，通過hypermesh中Groups定義自動單面的侵徹接觸算法*Contact_Eroding_Single_Surface，選擇所有單元作為從面，靜摩擦系數(shù)取0.1，SOFT計(jì)算公式選為Soft constraint formulation，如圖6所示。

圖6 接觸設(shè)置

邊界條件設(shè)置，筆者個人喜歡在hypermesh-Solver Browser中進(jìn)行設(shè)定，由于模型關(guān)于XY平面與YZ平面對稱，故需要約束在XY平面上的節(jié)3、4、5方向的自由度，約束在YZ平面上的節(jié)1、5、6方向的自由度，并將鋁合金板的另兩個側(cè)面的節(jié)點(diǎn)的所有自由度進(jìn)行約束，使用的是*Boundary_SPC_Set關(guān)鍵字,如圖7所示。

圖7 邊界約束

初速度條件設(shè)置，通過*Initial_Velocity_Generation關(guān)鍵字對bullet施加800m/s的-Y方向的初始速度，如圖8所示。

圖8 初始速度

設(shè)置*Control_Bulk_Viscosity、*Control_Termination和*Control_TimeStep后即可提交LS-Run進(jìn)行求解計(jì)算，計(jì)算時長為0.0001s。通過hyperview對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，應(yīng)力分布如圖9所示。

圖9 計(jì)算結(jié)果

整體模型的動能、內(nèi)能和總能能量曲線如圖10所示。通過以上計(jì)算圖9顯示出了bullet在穿透鋁板的過程中發(fā)生了侵蝕現(xiàn)象，并且系統(tǒng)的動能在減少，內(nèi)能增加，總能量由于侵蝕現(xiàn)象逐漸減少后保持不變，從圖10中可以看到完成侵蝕穿透后，系統(tǒng)保持能量守恒。

圖10 能量曲線

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