彈靶作用
關(guān)注創(chuàng)建者：AutismPait_6154 創(chuàng)建時(shí)間：2020-02-19
彈靶作用的視頻教程
彈體侵徹多層混凝土靶標(biāo)的SPH-FEM耦合方法
采用SPH和FEM相耦合的方法模擬彈體侵徹多層混凝土靶標(biāo)，在彈靶相互作用的大變形區(qū)域，采用SPH來(lái)模擬靶標(biāo)，而在其他靶標(biāo)區(qū)域，采用FEM來(lái)模擬。相比于通過(guò)刪除單元而保持模擬正常計(jì)算的純FEM方法，這種方法的優(yōu)勢(shì)在于整個(gè)模擬過(guò)程都不會(huì)刪除靶標(biāo)單元，從而保持了系統(tǒng)的質(zhì)量守恒，也不會(huì)因?yàn)榘袠?biāo)單元的刪除而對(duì)彈體的抗力產(chǎn)生影響。
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彈體侵徹靶板FEM-SPH耦合數(shù)值模擬
使用FEM-SPH耦合方法進(jìn)行彈體侵徹靶板數(shù)值模擬，考慮到模型的對(duì)稱(chēng)性，為提高計(jì)算效率，只建立四分之一模型。其中，靶板分為兩部分，在靶板中間的彈-靶直接作用區(qū)域采用SPH粒子劃分，選用SPH算法；外圍靶板采用有限元網(wǎng)格劃分，選用FEM算法。模擬過(guò)程示范了SPH和FEM兩種算法的耦合方法，充分展示了SPH方法模擬大變形，以及FEM方法模擬連續(xù)介質(zhì)力學(xué)行為的優(yōu)勢(shì)。
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彈靶作用的實(shí)例教程
長(zhǎng)桿彈侵徹復(fù)合型靶板是近年來(lái)沖擊動(dòng)力學(xué)與防護(hù)工程技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)問(wèn)題。在彈靶作用過(guò)程中，常常涉及材料的大變形及損傷失效等復(fù)雜力學(xué)過(guò)程，在數(shù)值仿真中常存在諸多問(wèn)題。下面針對(duì)一些常見(jiàn)論文中出現(xiàn)的典型靶板結(jié)構(gòu)，基于ls-dyna求解器進(jìn)行彈靶作用過(guò)程的技術(shù)可行性驗(yàn)證。
1 模型介紹與結(jié)果展示
柱形長(zhǎng)桿狀彈丸侵徹陶瓷/金屬/纖維層合板復(fù)合靶板。為有效縮短模型計(jì)算時(shí)長(zhǎng)，達(dá)到小模型驗(yàn)證技術(shù)可行性的目的。采用四分之一模型，整個(gè)模型最小網(wǎng)格約為0.4cm。求解的自動(dòng)時(shí)間增量與單元最小尺寸相關(guān)，網(wǎng)格尺寸越大，計(jì)算效率越高，如計(jì)算實(shí)際工程模型時(shí)此處網(wǎng)格尺寸可能不具備參考價(jià)值，但本例主要是對(duì)彈丸侵徹復(fù)合靶板的技術(shù)可行性驗(yàn)證進(jìn)行討論，不對(duì)單元尺寸對(duì)計(jì)算精度的影響做過(guò)多分析。
1.1 模型介紹
彈丸長(zhǎng)10cm，半徑4cm；靶板長(zhǎng)、寬均為25cm，陶瓷厚3cm，金屬鋁板厚3cm，纖維層合板總厚度也為3cm，分為三層，每一層由兩層單元組成。靶板僅中心區(qū)域進(jìn)行加密。模型如下圖所示。
經(jīng)典的有限單元法針對(duì)大變形和單元?jiǎng)h除問(wèn)題的計(jì)算雖有一定的局限性，但計(jì)算效率高。并且將此模型完全理解，如想進(jìn)一步采用粒子法進(jìn)行相應(yīng)問(wèn)題的求解僅需更改相關(guān)的粒子法關(guān)鍵字即可。
本例改進(jìn)后將彈丸、陶瓷及金屬靶板中心區(qū)域采用SPH粒子，其它與原模型一致。模型如下圖所示。
1.2 邊界條件
彈丸侵徹速度1500 m/s。模型做四分之一邊界約束。僅纖維層合板邊角做鉸支約束，陶瓷和金屬板采用界面力的方式粘接在層合板上。
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而在試驗(yàn)中，觀(guān)察到靶 板只產(chǎn)生了一個(gè)前端直徑略小于后端直徑的帽狀 沖塞。
卵形頭彈體以高于彈道極限的速度沖擊靶板 時(shí)，WMJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)到，靶板背面在雙軸拉 伸應(yīng)力的作用下產(chǎn)生了花瓣開(kāi)裂現(xiàn)象；且在彎曲 應(yīng)力的作用下，花瓣根部會(huì)沿 45°方向發(fā)生剪切 斷裂，這與試驗(yàn)結(jié)果基本相同。
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(6)水下/空中彈體發(fā)射過(guò)程，火炮助推器模擬，動(dòng)態(tài)仿真高速、超高速穿甲，如飛彈打擊或穿透靶體(單個(gè)或復(fù)合靶體)及侵徹過(guò)程等問(wèn)題。
(7)流體動(dòng)力分析，如液體、氣體的流動(dòng)分析、液體晃動(dòng)分析，水上迫降。
(8)輪胎在積水路面排水性和動(dòng)平衡分析，高速列車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析。
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