高速?zèng)_擊的案例
高速DIC技術(shù)用于高速沖擊下平板件變形及破壞分析
材料在高速?zèng)_擊條件下的動(dòng)態(tài)變形破壞過程及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，是沖擊力學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。高速三維數(shù)字圖像相關(guān)方法，是一種非接觸式的全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量方法。
DIC技術(shù)可在較高應(yīng)變率作用以及極端加載環(huán)境下，通過搭配高速相機(jī)，可測(cè)試高速?zèng)_擊下材料或結(jié)構(gòu)的三維位移場(chǎng)及應(yīng)變場(chǎng)，分析材料或結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)破壞形式。
通過有限元模擬，可以基于模擬來分析材料或結(jié)構(gòu)受沖擊的力學(xué)響應(yīng)行為。但由于材料機(jī)械性能存在一些不確定性，難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)具體的響應(yīng)數(shù)據(jù)。在相近材料或結(jié)構(gòu)上進(jìn)行測(cè)試，力學(xué)動(dòng)態(tài)行為都會(huì)有差別。
模擬數(shù)據(jù)的更新有賴于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證和對(duì)比，采用新拓三維高速XTDIC全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)果，可修正或更新模擬數(shù)據(jù)。
測(cè)試過程
XTDIC 高速全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)布置、散斑圖案和加載裝置
在測(cè)試中，使用加載裝置對(duì)平板件進(jìn)行高速?zèng)_擊，新拓三維XTDIC高速全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)同時(shí)記錄平面板材料響應(yīng)。為了捕獲用于XTDIC軟件算法的圖像，通過預(yù)先在平面板材料進(jìn)行隨機(jī)斑點(diǎn)圖案制作，在獲取高質(zhì)量圖像采集的同時(shí)，極薄的散斑不會(huì)影響平板件的剛度和力學(xué)響應(yīng)行為。
采用兩個(gè)高速相機(jī)（300萬像素，采集頻率為5000幀），105mm微距鏡頭，精度100微應(yīng)變、0.01mm。沖擊加載裝置連接到相機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保沖擊力的測(cè)量和相機(jī)的記錄同時(shí)自動(dòng)開始。沖擊裝置的力和圖像均收集激發(fā)時(shí)和激發(fā)完畢的數(shù)據(jù)，高速相機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像。
數(shù)據(jù)分析
位移場(chǎng)分析
使用XTDIC系統(tǒng)軟件獲得了平板件受沖擊力區(qū)域的全場(chǎng)位移數(shù)據(jù)，從圖中可以看出整體的位移場(chǎng)數(shù)值左右不對(duì)稱，撞擊瞬態(tài)下點(diǎn)1位移為7.86mm，點(diǎn)2位移為6.73mm，XTDIC系統(tǒng)可以獲取非常精確的位移圖。
展開 【4月25-28日 南京】LS-DYNA高速沖擊碰撞、流固與爆炸計(jì)算專題培訓(xùn)
實(shí)例模型課程中人手一機(jī)操作指導(dǎo)
實(shí)例1：泰勒桿高速?zèng)_擊計(jì)算
實(shí)例2：安全氣囊展開計(jì)算
實(shí)例3：拉伸失效過程模擬計(jì)算
實(shí)例4：不同單元格式和形狀下梁分析
實(shí)例5：高速彈體侵徹接觸失效計(jì)算
實(shí)例6：圓柱運(yùn)動(dòng)副
實(shí)例7：點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)沖擊失效計(jì)算
實(shí)例8：基于自適應(yīng)沖壓成型計(jì)算
實(shí)例9：鳥撞飛機(jī)風(fēng)擋玻璃
實(shí)例10：高速彈體侵徹混凝土靶板
實(shí)例11：纖維增強(qiáng)的金屬基結(jié)構(gòu)的沖擊仿真
實(shí)例12：結(jié)構(gòu)高速?zèng)_擊入水流固耦合計(jì)算
實(shí)例13：集團(tuán)炸藥深水爆炸計(jì)算
實(shí)例14：水下爆炸沖擊波對(duì)鋼板的作用
給方法解決以下關(guān)鍵問題：
1、有限元分析關(guān)鍵在于結(jié)果的可用性，有豐富的工程案例積累，帶問題到現(xiàn)場(chǎng)答疑解惑；
2、通過14個(gè)模型現(xiàn)場(chǎng)操作訓(xùn)練，解決各類工程中遇到的結(jié)構(gòu)振動(dòng)與沖擊問題；
3、多維度、多角度強(qiáng)化認(rèn)知、懂每一步驟的設(shè)置又清楚每一步設(shè)置背后的原理；
4、LS-DYNA高速?zèng)_擊碰撞、流固與爆炸分析方法。
本質(zhì)問題與差異化
1、工程案例積累：專注CAE仿真計(jì)算，有大量的工程案例
2、關(guān)注計(jì)算結(jié)果：把仿真分析結(jié)果運(yùn)用到產(chǎn)品中是核心理念
3、師資與專屬權(quán)：7000多學(xué)員反饋、提煉的精選內(nèi)容與實(shí)例，形成版權(quán)課程體系
4、問題響應(yīng)參與：自主師資與合伙人模式，可直接對(duì)接客戶問題，即時(shí)做出響應(yīng)
5、效果保障措施：所有學(xué)員提供高配筆記本、模型、電子資料、操作軟件
主講專家
12年專注CAE技術(shù)工程應(yīng)用方法，為客戶提供系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量提升和優(yōu)化的技術(shù)方案，具備上百例的工程問題解決經(jīng)驗(yàn)，熟悉CAE技術(shù)應(yīng)用過程中的難點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)提供有價(jià)值的CAE技術(shù)服務(wù)。
展開 剛性小球高速沖擊陶瓷高腳杯仿真
1問題的提出
眾所周知，沖擊速度影響被沖擊物體破壞的程度。但其實(shí)被沖擊物體的表面造型也影響著沖擊的破壞程度。為探究物體表面造型對(duì)沖擊破壞程度的影響，本文選擇具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的高腳杯進(jìn)行仿真分析，高腳杯的內(nèi)外杯壁厚度及造型均不相同，當(dāng)物體以一定速度沖擊杯壁時(shí)，杯壁本身可以形成對(duì)比分析。本文采用ANSYS LSDYNA進(jìn)行了剛性小球高速、低速沖擊陶瓷高腳杯仿真，對(duì)比探討了沖擊速度對(duì)破壞程度的影響。
2有限元分析
（1）NX 10.0進(jìn)行高腳杯的幾何建模
由于高腳杯的曲面造型較為復(fù)雜，同時(shí)杯底與杯口設(shè)有倒角，因此幾何模型用專業(yè)建模軟件建立，本文采用NX 10.0建立的高腳杯幾何模型，其幾何設(shè)定的幾何參數(shù)來自市場(chǎng)常用的高腳杯數(shù)據(jù)如圖2-1所示，高腳杯渲染圖如圖2-2所示。
圖2-1高腳杯建模圖
圖2-2高腳杯渲染圖
（2）WB進(jìn)行剛性球及沖擊距離的設(shè)定
高腳杯的幾何模型在NX 10.0建立完成后，將模型導(dǎo)出成文本文件保存后在WB中打開，用DM進(jìn)行剛性球的建立與沖擊距離的設(shè)定，這里分開建模的好處是便于沖擊距離的設(shè)定與后期小球直徑與沖擊距離的修改調(diào)整，不必來回切換建模軟件。剛性球的半徑設(shè)為9mm，沖擊距離設(shè)為0.1m。整個(gè)沖擊系統(tǒng)建模如圖2-3所示。
圖2-3沖擊系統(tǒng)模型
（3）ANSYS APDL進(jìn)行部分前處理
在WB中完成沖擊系統(tǒng)的建模后，同樣將文件保存為文本格式導(dǎo)入到ANSYS APDL中進(jìn)行前處理。選擇ANSYS LSDYNA仿真環(huán)境，首先設(shè)定單元為顯示3D Solid164單元，再設(shè)定小球?yàn)閯傮w材料，高腳杯任意選擇一種彈性材料（高腳杯是陶瓷材料，用UE編輯器直接修改關(guān)鍵字為*MAT_110）后進(jìn)行網(wǎng)格劃分設(shè)定，適當(dāng)試錯(cuò)調(diào)試網(wǎng)格大小后的網(wǎng)格劃分如圖2-4所示。
展開 復(fù)合材料高速沖擊 ￥10
復(fù)合材料高速?zèng)_擊
鋁板高速沖擊數(shù)值模擬 ￥3
鋁板高速?zèng)_擊數(shù)值模擬文件
直播預(yù)告 | 如何在力學(xué)仿真中模擬高速沖擊對(duì)材料的破壞？
汽車開發(fā)材料階段，企業(yè)很難去通過總成或整車爆破實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證自己的材料，而傳統(tǒng)的懸臂梁沖擊和簡(jiǎn)支梁沖擊，并不能很好的模擬汽車爆破時(shí)高速要求，多軸沖擊強(qiáng)度評(píng)價(jià)（Determination of puncture impact behaviour）是一種高速多軸沖擊模式，能模擬高速?zèng)_擊破壞形式，根據(jù)產(chǎn)品的功能要求選擇對(duì)應(yīng)的材料試驗(yàn)溫度，用高速行駛的落錘沖擊材料樣板，根據(jù)設(shè)備采集的曲線以及材料樣板的斷裂方式，來確定材料在此溫度和速度下的沖擊韌性。
多軸沖擊對(duì)材料的要求比較嚴(yán)格，對(duì)于汽車行業(yè)而言，為確保整車的安全性，常會(huì)采用多軸沖擊對(duì)由高分子材料制成的塑料件進(jìn)行測(cè)試，通過模擬汽車的碰撞情況，檢驗(yàn)內(nèi)外飾材料在受到強(qiáng)大沖擊力或破壞力時(shí)的表現(xiàn)，從而避免零件在實(shí)際碰撞過程中產(chǎn)生尖銳的碎片或斷裂，進(jìn)而危及駕乘人員的安全。
出于對(duì)我們自身安全性的考慮，更多關(guān)于多軸沖擊的內(nèi)容，本周四，我們特別邀請(qǐng)國高材分析測(cè)試中心資深工程師——陳濤，為我們分享《高端力學(xué)性能測(cè)試系列之—多軸沖擊》》
同時(shí)，我們?yōu)閰⑴c直播的朋友，在直播間準(zhǔn)備更多驚喜好禮，等你來揭曉！~
講師介紹：陳濤
負(fù)責(zé)高分子材料分析測(cè)試研究工作，在高分子材料力學(xué)、熱學(xué)、阻燃性能等方面經(jīng)驗(yàn)豐富，致力于機(jī)械可靠性（疲勞、蠕變等）和力學(xué)仿真數(shù)據(jù)方面的研究。
自2016年加入國高材，共申請(qǐng)3篇發(fā)明專利，2篇實(shí)用新型專利，發(fā)表外部論文3篇，有豐富的材料測(cè)試、數(shù)據(jù)處理和仿真對(duì)標(biāo)經(jīng)驗(yàn)，為客戶提供專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)百余次，輸送內(nèi)部技術(shù)文章近30余篇。
展開 水下高速沖擊流固耦合 ￥50
學(xué)習(xí)到流固耦合這部分，今天反復(fù)錯(cuò)了好幾次，一下午終于做出了水下沖擊的流固耦合反應(yīng)
水中彈丸高速?zèng)_擊時(shí)產(chǎn)生壓力，遇到靶板產(chǎn)生反射形成新的高壓力點(diǎn)。
下面是K文件和原始模型，需要的可以下載。
復(fù)合材料金屬夾層合板高速沖擊 FML ￥10
復(fù)合材料金屬夾層合板高速?zèng)_擊 FML
復(fù)合材料大能量高速沖擊穿孔（未考慮應(yīng)變率）蔡吳準(zhǔn)則 ￥25
復(fù)合材料大能量高速?zèng)_擊穿孔（未考慮應(yīng)變率）蔡吳準(zhǔn)則
基于JC模型的taylor桿沖擊模擬 ￥199
Taylor桿沖擊試驗(yàn)是一種廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)和工程學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，主要用于評(píng)估材料在高速?zèng)_擊負(fù)荷下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，包括：
抗沖擊性能：材料在受到高速?zèng)_擊載荷時(shí)的抗損傷能力。
動(dòng)態(tài)強(qiáng)度：材料在高速?zèng)_擊負(fù)荷下的強(qiáng)度和耐久性。
能量吸收能力：材料吸收和耗散沖擊負(fù)荷時(shí)的能量吸收能力。
變形和破裂行為：材料在受到高速?zèng)_擊負(fù)荷時(shí)的變形和破裂行為，例如變形模式、裂紋擴(kuò)展速度和裂紋形態(tài)等。
通過評(píng)估這些性能，可以確定材料在高速?zèng)_擊負(fù)荷下的適用范圍和安全性，指導(dǎo)材料的設(shè)計(jì)和選擇，為軍事、航空航天、汽車、船舶等領(lǐng)域的工程應(yīng)用提供技術(shù)支持。
在Taylor桿沖擊試驗(yàn)的數(shù)值模擬中，常用的本構(gòu)模型包括：
本線性彈性模型（LE model）：假設(shè)材料具有線性彈性行為，即在受力作用下，材料的應(yīng)變與應(yīng)力成正比。該模型適用于材料的變形范圍較小的情況，但在高速?zèng)_擊負(fù)荷下的應(yīng)力應(yīng)變行為不符合實(shí)際。
赫克-卡門模型（H-C model）：該模型考慮了材料在高速?zèng)_擊負(fù)荷下的應(yīng)變硬化和失效行為，并能較好地預(yù)測(cè)材料的變形和破壞行為。
雙參數(shù)Johnson-Cook模型（JC model）：該模型是一種常用的材料塑性本構(gòu)模型，可以考慮材料在高速?zèng)_擊負(fù)荷下的應(yīng)變硬化和失效行為，并能較好地預(yù)測(cè)材料的變形和破壞行為。
Steinberg-Guinan-Lund（SGL）模型：該模型可以模擬材料在高速?zèng)_擊負(fù)荷下的應(yīng)變硬化和失效行為，并考慮了材料在高應(yīng)變率下的非線性行為和溫度效應(yīng)。
其中雙參數(shù)Johnson-Cook模型（JC模型）是一種廣泛應(yīng)用于高速?zèng)_擊試驗(yàn)的材料塑性本構(gòu)模型。其優(yōu)勢(shì)包括：
能夠較好地描述材料在高應(yīng)變率下的應(yīng)變硬化和失效行為。
展開 熱固耦合問題具體實(shí)現(xiàn)方法！
對(duì)于熱固耦合問題，特別是高速?zèng)_擊或碰撞等等，熱效應(yīng)主要是塑性功轉(zhuǎn)熱問題，即熱的波動(dòng)問題，而不是熱傳遞、輻射、對(duì)流為主時(shí)，部分熱控制參數(shù)必須更改，如，its最好不要取0，取略小于結(jié)構(gòu)步長(zhǎng)，tmin最好為tmin的幾分之一，別取零，有人為節(jié)省時(shí)間，ts取1，很多時(shí)候這是最不好的，建議取0（默認(rèn)），當(dāng)然，參數(shù)也不是隨便亂改的，很多還是默認(rèn)很好，以上更改其實(shí)都有原因，高度沖擊熱固耦合問題最初往往處處等溫，程序就可能給出很大溫度時(shí)間步長(zhǎng)，甚至超出求解時(shí)間，當(dāng)然出錯(cuò)，塑性波導(dǎo)致溫升波，所以瞬時(shí)溫升很大，這就要求加大dtmp，有時(shí)需取大于10，有時(shí)refmax也需增加到20。具體見附件
總之，學(xué)習(xí)的捷徑一定要要多看kword manual，記得經(jīng)常聽人提到初始滲透問題，特別是高速?zèng)_擊下，很多大牛提出了解決的方法，通常都是改變默認(rèn)值，比如增加接觸罰函數(shù)剛度等，但有時(shí)增大它會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤，有的人對(duì)于小穿透甚至湊合算了，我的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)是，penchk不要取0，比如取1，對(duì)于體單元，如果建模沒有錯(cuò)誤，當(dāng)你發(fā)現(xiàn)自動(dòng)接觸提示滲透，而改為非自動(dòng)接觸又正常了，不要認(rèn)為自動(dòng)接觸是新算法而不成熟，還是自動(dòng)接觸好，但高速?zèng)_擊需要增加penmax，默認(rèn)0.5過小，而非自動(dòng)接觸采用xpene控制，其默認(rèn)為4，當(dāng)然沒有穿透。我的附件甚至可以用自動(dòng)面面算，雖然手冊(cè)說3D下只能非自動(dòng)面面用熱固。
附件說明：熱效應(yīng)主要為塑性功轉(zhuǎn)熱，考慮材料內(nèi)部熱傳遞，整個(gè)過程只有2us，所以沒有考慮材料與邊界（空氣）的熱傳遞，對(duì)流、輻射。相關(guān)參數(shù)都取0，如有不對(duì)，還望指教
AL-LI-ther.rar
展開 
高速沖擊裂紋擴(kuò)展
仿真背景：
裂紋，也就是失效設(shè)置，在不同工況下的參數(shù)設(shè)置不同有時(shí)候會(huì)有很多意想不到的效果。
工況簡(jiǎn)介：
自己做的小案例，動(dòng)畫是好久之前就截好的。
結(jié)果動(dòng)畫：
abaqus高速彈丸沖擊鋼板（sph法） ￥20
此驗(yàn)證問題測(cè)試了PC3D元件在高速彈丸撞擊下處理大變形和速率相關(guān)的彈塑性材料失敗的能力。使用SPH技術(shù)模擬其中心部分的實(shí)心板受到高速圓柱形剛性物體的沖擊。沖擊后，靠近板中心的部分首先發(fā)生大變形，然后破裂。最終，彈丸打孔了板。
該模型分析了高速彈丸和實(shí)心板之間的沖擊相互作用。實(shí)心板的尺寸為400 mm×400 mm×12 mm。使用102726 PC3D元素對(duì)板中心半徑為100 mm的圓形部分進(jìn)行建模，并使用9312 C3D8R元素對(duì)板的其余部分進(jìn)行建模。圓柱形剛性實(shí)心彈丸的長(zhǎng)度和半徑分別為25 mm和8.4 mm。彈丸的初始速度設(shè)置為1000 m / s。用于該板的材料是楊氏模量MPa，泊松比0.3，密度噸/ mm 3的鋼。該板被建模為具有速率依賴性硬化的彈塑性材料。延性和剪切損傷是根據(jù)能量準(zhǔn)則演變而來的。剛性彈丸與實(shí)心板之間的相互作用是通過摩擦系數(shù)為0.3的摩擦接觸來定義的。文件名：ver_prc_projectileimpact.inp
應(yīng)力傳遞至鋼板
應(yīng)力未傳遞至鋼板
兩者對(duì)比
展開 基于AUTODYN模擬破片高速沖擊引爆炸藥
本文以一個(gè)簡(jiǎn)單案例介紹破片沖擊炸藥導(dǎo)致炸藥引爆，其中破片采用Cu，炸藥采用COMP-BJJ1，材料參數(shù)均取自AUTODYN自帶數(shù)據(jù)庫，Cu飛片額外定義一個(gè)材料失效，防止計(jì)算過程中因網(wǎng)格變形太大使得時(shí)間步太小導(dǎo)致計(jì)算終止，其中破片起始速度3000m/s。
破片采用拉格朗日算法，空氣域及炸藥采用歐拉算法，空氣域建立完畢后將炸藥填充到空氣PART中。節(jié)省計(jì)算資源，采用1/2模型。為防止炸藥爆炸后在壁面發(fā)生反射造成結(jié)果不準(zhǔn)確，在除對(duì)稱面的邊界上均施加流出邊界；對(duì)稱軸上每隔一段距離設(shè)置一個(gè)固定高斯監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用于后處理觀察監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力變化。由于點(diǎn)火增長(zhǎng)模型只支持cm-g-us單位制，故本仿真單位制采用cm-g-us。
炸藥在飛片剛撞擊到后就被引爆，各時(shí)刻炸藥的壓力云圖如圖2-4所示：
1us 5us 10us
不同時(shí)刻B炸藥的壓力云圖
為觀察炸藥的反應(yīng)程度，在計(jì)算前輸出變量選擇ALPHA，各時(shí)刻炸藥的反應(yīng)度云圖如下：
1us 5us 10us
不同時(shí)刻B炸藥的反應(yīng)分?jǐn)?shù)
AUTODYN自身的后處理功能同樣可以繪出不同時(shí)刻的速度、位移、壓力等曲線，并且可以直接用到文獻(xiàn)中，當(dāng)然也可以將其數(shù)據(jù)導(dǎo)出，自己用專業(yè)繪圖軟件繪制，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力-時(shí)間曲線如下所示（軟件自帶曲線還挺漂亮的）：
最后,歡迎通過公眾號(hào)"320科技工作室"與我們聯(lián)絡(luò)
展開 abaqus纖維復(fù)合材料層合板高速沖擊模型 ￥99
image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202504/attachment/019a7296687b407db67e819b7487d19c.jpg" data-extentions-extra-ocr-id="5031273ff7e2542443f4e5e7f414ad06">
</figure>
</figure><div contenteditable="false" width="100%">
abaqus纖維復(fù)合材料高度沖擊模型，采用3dpuck子程序。
</div><div contenteditable="false" width="100%">
內(nèi)附inp模型，3D Puck子程序
</div><p><br></p>
展開 