振動與波是自然界中常見的現象.當固體發生振動時,波就在固體中傳播.而對于結構分析而言,我們最為關注的是應力波的傳播過程.

本例子是考察在一個瞬態激勵的作用下,應力波是如何在一個矩形截面棒中傳播的。

【問題描述】

一根長1米的矩形棒，截面尺寸是0.2*0.2米。其一端面固定，另外四個側面是滾動支撐，在自由端面施加一爆炸載荷。

已知：該爆炸載荷的強度是1e5pa,爆炸持續時間是3.88e-5秒。

【問題分析】

1. 分析類型：瞬態動力學問題。使用顯式動力學分析。

2. 非線性考慮：無接觸，無材料非線性，無幾何非線性。總之是簡單的線彈性。

3. 幾何建模：可以用桿件建模，不過這里為了直觀起見，使用三維實體模型。

4. 邊界條件：固定端面，四個側面滾動支撐。自由面施加爆炸載荷。

【求解過程】

1. 創建部件

創建三維實體，尺寸是0.2*0.2*1如下圖

2. 創建材料和截面屬性

設置密度，彈性模量和泊松比

將上述材料性質賦予給均值實體截面

進一步將截面屬性賦予給前面實體。

3. 定義裝配體

直接導入前面的部件即可。

4. 設置分析步

添加一個顯式動力學分析步，持續時間是2e-4秒。這大致是爆炸持續時間（3.88e-5秒）的5倍。

并設置要導出Z方向的正應力，因為后處理就是要觀察該正應力在棒中的傳播。

5. 定義載荷和邊界條件

固定一個端面，另外四個側面施加滾動支座約束。

為了對自由端面施加瞬態載荷，需要首先創建一個幅值表

該表的內容設置如下

其含義是：從0-3.88e-5之間，載荷的幅值是1；到3.89e-5秒時，載荷突然降低到0，此后一直是0了。

然后對自由端面施加壓力載荷

在上面爆炸載荷的定義中索引了上述幅值。

6. 劃分網格

使用0.02的單元長度劃分網格如下

7. 創建作業并提交分析

8. 后處理

選取該矩形棒一條側棱，繪制不同時刻的正應力波形

第6幀

第12幀

第20幀

可以看到從爆炸載荷端開始，應力迅速朝固定端傳播。

本文來源于網絡         作者：宋博士