彈丸沖擊侵徹平板（ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.4節）

墨鬼

瀏覽：3423 評論：2 收藏：14

本文手工翻譯自ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.4節，未經許可，請勿轉載！

?有需要幫助文檔示例翻譯的朋友，可直接評論區留言！

提醒：點擊文中超鏈接可直接下載相應inp文件

關鍵詞：沖擊漸進損傷失效模型 節點侵蝕（nodal erosion） 通用接觸算法 Abacus/Explicit

傳送門：第2.1.3節剛性彈丸對板材的侵徹分析

http://www.yqgqt.org.cn/post/1926993

本示例驗證了通用接觸算法（general contact algorithm）具備模擬高速沖擊過程中多個接觸體表面侵徹的能力。本示例模擬了速度為2000m/s的圓柱形彈丸以傾斜角度沖擊裝甲平板的過程。彈丸和鋼板均采用相同的材料模型——漸進損傷的失效模型。

一、問題描述

未變形的網格單元如圖2.1.4-1所示。

裝甲平板的厚度為3毫米。為了簡化分析，僅對裝甲平板上的一個相對較小的矩形區域進行建模，該分割出的小區域的三個面的邊界條件設置為完全固定，剩余一面設置為沿y軸對稱。

彈丸的長度為10毫米，半徑為1毫米，初始速度為2000 m/s。圓柱狀彈丸的軸線與裝甲平板的垂直方向呈20°夾角，且彈丸的初始速度方向與其軸線方向一致僅對彈丸的一半進行建模，并指定該部分沿y軸對稱。

裝甲平板和彈丸的材料屬性完全相同，包括楊氏模量210GPa、泊松比0.3和密度7800kg/m3。材料的屈服應力被定義為在不同等效塑性應變率下的等效塑性應變的函數。材料定義還包括了漸進損傷的失效模型，因而在分析過程中Abacus/Explicit會將失效的網格單元移除。

此外，還同時使用了韌性和剪切起始準則（ductile and shear initiation criteria）：韌性準則以損傷起始時的塑性應變作為應力三軸度（stress triaxiality）的表格函數進行定義；剪切準則以損傷起始時的塑性應變作為剪切應力比（shear stress ratio）的表格函數進行定義。假設損傷演化能量（damage evolution energy）為500N/m。

在分析過程中，彈丸和裝甲平板的網格單元都將出現失效，因此需要使用基于網格單元的面（element-based surfaces）來適應當前未失效單元的暴露表面。通用接觸算法支持基于網格單元的面（而不支持接觸對算法）。要模擬侵蝕接觸，用戶必須在接觸域（contact domain）中包括分析過程中可能暴露的所有表面，包括最初位于主體內部的表面。在此分析中，只有預期發生接觸的內部面才包含在接觸域中，以最小化內存的使用（如果包括了模型中所有單元的內部面，將使內存的使用量增加一倍以上）。

默認情況下，通用接觸算法不包括節點侵蝕（nodal erosion）【在abaqus explicit中Nodal erosion：默認=no】，因此即使周圍的所有單元都已失效，接觸節點仍將參與接觸計算。這些節點充當自由浮動質點（free-floating point masses），可以與主動接觸面（active contact faces）發生接觸。為了便于比較，還進行了節點侵蝕的分析，由此一旦周圍的所有單元都已失效，節點將從接觸計算中移除（可以節省計算量）。在本示例中，與自由節點（free-flying nodes）相關的動量傳遞預計很大，因此不推薦使用節點侵蝕。

二、結果與分析

在分析的不同階段中發生的變形形狀如圖2.1.4–4至圖2.1.4–5所示，這些圖中僅顯示了激活單元（active elements）。

如2.1.4–5圖所示，彈丸最終穿透了裝甲平板，在分析過程中，大約彈丸的前半部分單元會失效。在2.1.4–5圖中可以看到一些激活單元的斷裂碎片。這些碎片的節點和暴露面可以參與接觸。不再附著于任何激活單元的節點僅在沒有節點侵蝕的分析（對應于第一個主INP文件）過程中參與接觸。

圖2.1.4–6分別比較了進行節點侵蝕和不進行節點侵蝕的分析的總動能變化。對于沒有節點侵蝕的模型，大約32%的初始動能被吸收；而對于具有節點侵蝕的模型，大約26%的初始動能被吸收。

彈丸沖擊侵徹平板（ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.4節）的圖3