實時高溫條件下SHPB沖擊壓縮模擬方法

近期許多人在問實時高溫條件如何在ls-dyna中實現,這個方法在很早以前就有學者使用過,包括混凝土和巖石,后續有空會更新相應課程,具體實現方法如下。

溫度對于花崗巖力學特性有不可忽視的影響,模擬100℃和200℃下花崗巖SHPB 試驗時必須考慮溫度的作用,借助“隱式-顯式順序求解法”模擬實時溫度下花崗巖的沖擊破壞過程。眾所周知,ANSYS 隱式方法能高效的求解靜載問題,而求解瞬態問題則需要借助顯式方法,“隱式-顯式順序求解法”實質上就是將隱式的求解結果寫入的drelax文件,接著ANSYS/LS-DYNA 讀入這些變形,并且對描述的幾何模型進行初始化,之后再進行瞬態求解。計算具體過程概括如下:

(1)取常溫下花崗巖的線熱膨脹系數為8x10-6C-1,首先對試樣施加溫度荷載,求解分析的隱式部分(熱荷載):

(2)改變模型文件名,避免隱式求解結果被顯式求解結果覆蓋

(3)將隱式單元轉換為對應的顯式單元;

(4)更新單元關鍵選項,如材料屬性等;

(5)移除人為施加在模型上的多余約束;

(6)將隱式求解結果(節點位移等)寫入drelax文件:

(7)通過 drelax文件,為顯式求解進行幾何模型的初始化:

(8)為顯式求解施加沖擊荷載和接觸條件:

(9)求解該分析的顯示部分(沖擊荷載)。

雖然ANSYS/LS-DYNA軟件已經提供了大量的材料本構模型,但是仍無法包含一些具有特殊力學性能的材料。正是由于此原因,LS-DYNA 提供了可供用戶自定義的材料本構接口,通過此接口,用戶可以將材料所具有的特殊力學性能嵌入LS-DYNA軟件中,從而完成問題的數值模擬。自定義本構子程序參量包括了材料參數、應變增量、時間步長現時刻應力和歷史變量值等。用FORTRAN或C語言編寫材料本構子程序,應變增量由程序本身根據守恒方程和運動方程獲得,在每個時間步過程中調用子程序求解出應力的增量。

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