彈體的案例
計算方法 | 淺析橡膠超彈體與粘彈性仿真(超彈篇)
超彈體仿真材料處理與本構擬合
1、橡膠超彈體材料處理
分析橡膠類仿真計算一般需要選擇超彈體材料模型，超彈體材料模型假設材料是各向同性的、等溫和彈性的，完全或接近不可壓縮，是真實橡膠行為的理想化。
對于橡膠超彈體進行模擬仿真應該首要進行材料曲線的擬合工作，主流CAE仿真軟件都提供了曲線擬合工具，可以幫助把實驗數據轉化成各種超彈模型能使用的應變能量密度函數系數。對于超彈體的試驗數據種類可以選擇圖1中所示的多種或者至少一種，一般認為能夠提供的數據種類越多，擬合的曲線越能表現真實橡膠特性，但對于以壓縮為主的仿真計算項目，建議試驗數據應該包括單軸壓縮或等雙軸拉伸。
圖1
應該注意的是用于擬合曲線的測試的數據（除體積測試數據）需要工程應力-應變數據，體積測試數據需要真實應力-應變數據。這與金屬非線性計算中塑性曲線擬合中收集數據方式不同，一般金屬塑性曲線需要工程應力-應變轉換為真實應力-應變。對于試驗數據需要調整滯回和應力軟化行為，采用穩定的曲線（應該偏移至零應力和零應變）用來進行曲線擬合，如圖2所示。
圖2
2、橡膠超彈體材料本構擬合
超彈體材料本構模型很多，如圖3所示。
圖3
同時同種本構模型又有不同的項數，例如常用的Mooney Rivlin 模型就有分為N=2，3，5和9項模型，可看作是多項式形式的特殊情形。
2項Mooney Rivlin模型相當于N=1的多項式形式，是最常用的模式之一。
3項Mooney Rivlin模型與N=2且 的多項式形式類似。
5項Mooney Rivlin模型相當于N=2多項式形式。
展開 高速彈體多層靶板目標侵徹數值模擬研究
彈體與彈體底蓋：在模型處理中通過共節點連接，該部分不會引入額外剛度。
2. 壓螺部分通過外螺紋結構（模型中已省略）與彈體連接并作為限位器限制裝填于彈體內部的測試體結構沿彈體軸向的運動，因此將壓螺部分外螺紋區域與彈體結構進行固連接觸；壓螺底端與彈體后蓋部分不設置接觸。
3. 傳爆序列的形態簡化。如圖5所示，傳爆序列位于彈體內部測試體前端，并通過預制于彈體結構的孔洞與前端的裝填物連接。較之典型的傳爆結構，該結構的形態明顯經過簡化，如果直接將其處理為金屬（鋁/鋼）團塊，并通過固連接觸分別與彈體和引信直接連接，會導致局部結構剛度的異常升高，并改變彈體結構傳力路徑。在本輪模型調試中，在模型處理時將其移除，并替換為一組總質量為384.1g的集中質量單元，均勻分布于原金屬團塊的占位孔四周。
圖5 傳爆結構占位
4. 引信基座、引信殼體及引信內部的接觸關系處理原則
對參與模型內部軸向傳載的不可分離接觸面，使用綁定接觸進行處理，以保證彈體結構軸向剛度的準確性；對不參與軸向傳載，且可進行切向滑移的接觸面，不作額外的接觸處理，以防止引入不存在的扭轉及抗彎剛度。
1. 工況1仿真結果
工況1的計算模型如圖6所示。
圖6 工況1-多層金屬靶板侵徹計算模型
圖7-1，圖7-2，圖7-3及圖7-3分別給出了彈體結構在各個時刻擊穿鋼制靶板的瞬間形態。圖8則給出了彈體結構在擊穿第一層鋼靶板時刻的局部放大視圖。
圖7-1 侵徹歷程
圖7-2 侵徹歷程
圖7-3 侵徹歷程
圖7-4 侵徹歷程
圖7-5 侵徹歷程
圖8 彈體-鋼靶板侵徹過程局部放大視圖
提取引信位置的過載曲線，如圖9所示。可以檢測到非常明顯的過載峰值信號。
展開 彈體高速撞擊擋風玻璃的FEM-SPH仿真對比分析
彈體高速撞擊擋風玻璃的FEM-SPH仿真對比分析
1選題意義：高速彈體侵徹的顯示動力學仿真已經有很多學者對此進行了透徹的研究，按照侵徹目標體建模采用的算法可分為彈體侵徹FEM目標體、彈體侵徹SPH目標體。FEM算法由于計算效率高、邊界條件易于處理而得到廣泛應用，采用SPH算法能夠更加準確反映大變形問題，如破碎、裂紋等物理想象而多被用于科學研究中。本文針對于此，分別采用FEM SPH算法建立了高速彈體沖擊擋風玻璃的仿真建模，對比了兩種不同建模方法實現沖擊擋風玻璃后損失形貌與實際形貌的準確度，總結了FEM與SPH算法各自的優缺點，最后對此類侵徹問題的發展趨勢做出了展望。
2有限元方法分析
2.1模型假設及建立
彈體高速沖擊擋風玻璃的模型中，玻璃相對彈體可以看成無限大平面，外，模型假設彈體沖擊玻璃中心區域，所以可以建立四分之一模型，以減小計算量。彈體及玻璃平面模型較為簡單，本文直接在ANSYS中進行幾何模型的建立，建模采用APDL語言建模。
2.2區域網格劃分
高速沖擊問題中，網格劃分精度影響最終計算結果。因此對玻璃平面劃分區域后，按照區域進行網格精度控制，在四分之一彈體下方直接與其接觸的玻璃部分網格劃分密一點，對四分之一玻璃邊界區域網格控制同樣需要精密一點，避免邊界應力集中，在遠離彈體直接接觸部分采用六面體稀疏網格，模型網格劃分結果如圖1所示。
圖1 模型網格劃分
2.3其他前處理
網格劃分完成后，進行其他在ANSYS中較為容易的前處理設置，如初始速度，求解時間，能量控制，輸入接觸力等，對于接觸設置，邊界條件設置等其他較為復雜的可以在LSPP中完成。（個人認為LSPP中對接觸，邊界條件的設置較為簡單）。
展開 基于Lagrange及SPH算法的彈體侵徹雙層靶材仿真
基于Lagrange及SPH算法的彈體侵徹雙層靶材仿真.pdf
彈體對鋼靶材的侵徹在軍工防護領域應用廣泛，鋼靶材侵徹的破壞情況與彈體的變形程度對理解高速侵徹的作用機理具有重要意義。通過Lagrange算法建立靶材模型來分析鋼靶材的應力應變、沖擊中的能量變化及計算精度，得出了鋼靶材的應力圍繞沖擊中心圓形擴散，靶材邊界處的應力效應也得到消除，無應力反彈現象出現；仿真繼續得出靶材的最大失效應力為12100 MPa，彈體沖擊造成的第1、2層鋼靶材損傷截面面積分別為364、366 cm2，彈體在1300 m/s的高速沖擊下發生了嚴重的變形與破壞，彈體末端逐漸向沖擊反方向膨脹，直至發生塌陷破壞，坍塌深度達2.29 cm；文末最后亦提供了基于SPH算法的靶材侵徹結果，通過采用局部SPH粒子細分的方法建立不同密度的靶材SPH單元來模擬彈體的高速侵徹行為，通過能量曲線發現其侵徹結果更加穩定，沒有過多紊亂情況，為采用更加高效的有限元建模算法來研究侵徹失效行為提供了依據。
展開 
彈體對目標的侵徹
1、彈體對兩層間隔金屬靶的侵徹
1.1、彈體侵徹兩層間隔金屬靶的二維拉格朗日方法
1.2、彈體侵徹兩層間隔金屬靶的二維ALE方法
1.3、彈體侵徹兩層間隔金屬靶的三維拉格朗日方法
2高速彈丸侵徹混凝土靶板
3.高速彈體侵徹水介質
不同材料靶板的侵徹問題分析時材料模型選擇、求解設置是不同的。
感興趣的初學者需要APDL命令流及k文件可留下郵箱。
摘自《基于ansys/ls-dyna 8.1進行顯示動力分析實例》，注書中及網上提供的k文件存在幾處小錯誤，會導致計算中止。
同時要非常感謝@藍牙、@地主巴依老爺兩位老師，感謝二位老師對我的幫助
展開 彈體侵徹實例教程
彈體侵徹實例教程
案例描述：彈體侵徹模擬仿真
求解目的：了解彈體侵徹過程中軸向過載大小，為彈體設計提供依據。
說明：整個案例嚴格按照有限元仿真的流程來執行，包括前處理、有限元分析和后處理過程。由于保密方面的原因，模型及材料參數進行了簡化，但基本流程較清晰，可供初學者學習之用。hyper基本操作可參照“3C”電子產品跌落實例講解―――MP3貼
有感興趣者可參照本例進行實際操作并把結果發上來，彈體和靶板尺寸可自己定義，本人根據各位發上來的作業結果給與加分鼓勵，會有很優厚的加分哦
空空導彈彈體制造中的先進焊接技術
焊接技術在空空導彈彈體的制造工藝中占有重要地位。目前，空空導彈彈體中幾乎所有的重要部件，包括動力部件殼體、各艙段殼體、舵面和翼面等，都是通過焊接組合而成的。先進焊接技術的采用還使以前認為無法進行加工的焊接結構和難以接近的焊接部位得以實現可靠的焊接，這對新一代先進空空導彈的研制開發起到了重要的促進作用?？梢院翢o夸張地說，沒有先進焊接技術作為支撐，就沒有現代空空導彈彈體結構的發展。
空空導彈彈體的焊接特點
1 焊縫質量要求嚴格
由于在飛行過程中空空導彈的彈體不但要承受很大的縱向和橫向過載，而且動力部件殼體還要承受高速氣流的沖擊和火yao燃燒時高溫高壓的惡劣環境，這就對其焊縫的質量、焊接接頭的力學性能等技術指標提出了很高的要求。因此設計一般都選用國軍標、航天系統的標準作為焊縫探傷和接頭質量驗收的依據，焊縫大都定為I級要求。
2 尺寸精度難以保證
空空導彈的彈體大都是筒形薄壁細長結構件，設計對其圓度、直線度、跳動量提出了很高的要求。但由于其筒壁薄、剛性差、易變形，而且由多個零件組成，如某艙段殼體，由60多個零件通過多種焊接方法組合為一個整體，不但焊接變形難以控制，而且各零件之間的相對位置精度也難以保證。
3 材料的焊接性較差
為了減輕重量、增加射程，設計所選用的材料大都是超高強度合金鋼、馬氏體沉淀硬化不銹鋼、高強鈦合金、高強鋁合金等比強度高的材料。一般來講，對于鋼制零件，材料的強度越高，其焊接性就越差，而高強鈦合金、高強鋁合金等有色金屬由于易出現氣孔、裂紋等缺陷更是難以焊接出高質量的焊縫。
空空導彈彈體制造常用的先進焊接方法
根據空空導彈彈體的焊接結構特點和所用材料的分析，焊接時必須選用能量集中、熱輸入小、所引起的變形小的焊接方法。
展開 LS-DYNA在彈體侵徹仿真中的應用
1、項目背景
彈體對防護體的侵徹屬于高速沖擊碰撞的動態侵人問題，分析過程涉及侵入深度和侵入過程中的受力情況、速度和加速變化等問題。目前主要以實驗研究為主, 輔之以近似條件下的解析方法和數值方法?，F代數值計算方法主要是有限元, 有限差分, 離散元等方法。
研究表明，彈體體侵徹有限厚靶板的過程是一個復雜的物理過程，侵徹瞬態過程伴隨著幾何非線性、材料非線性和接觸非線性。本文利用LS-DYNA 顯式求解器對侵徹過程進行數值模擬, 可以清晰地了解該物理過程，為侵徹分析提供更直觀和全面的數據。
2、模型假設
本課題的重點是對比分析不同攻角對侵徹體侵徹能力的影響，所以為了提升計算效率,本課題對仿真模型做如下假設：
①侵徹體和靶板為均勻連續介質；
② 忽略一切熱效應, 包括由摩擦所產生的熱, 由于變形或摩擦熱對材料性能的影響, 和它們引起的相變;
③根據對稱性，采用1/2模型求解計算；
④忽略空氣阻力, 不考慮重力作用；
⑤忽略靶板的剛體運動, 侵徹體和靶板的初始應力為零。
展開 應用abaqus的SPH技術分析【彈體穿靶模型】以及教程
4：建立面集：首先將SPH區域基于單元集建立節點集，再基于節點集建立面，這個面用于后面與彈體的接觸以及與非sph區域的銜接，相應
命令行：*nset,nset=nplate,elset=sph（SPH區域單元集）
**
*surface,name=nodes,type=node
nplate
其次將非SPH區域基于單元集建立face，用來與SPH區域建立銜接。
第三，將彈體基于單元集建立face,用來定義與SPH區域的接觸。
展開 lsdyna彈體侵蝕雙層靶板為例進行完全重啟動分析 ￥50
一般用來做重復跌落，彈體侵蝕或者爆炸等分析。
完全重啟動可以增加了新的PART,新的接觸,新的曲線,速度改變等定義,此時相當于一種全新的分析.因此這種情況下的分析的結果文件,如D3PLOT文件會重新從1開始編號,需要新建一個文件夾存放修改后的K文件和重啟動文件對d3dump。同時添加一些重啟動的關鍵字。
下面以彈體侵徹靶板為例說明整個過程.
1:首先進行彈體侵徹一層靶板的分析,計算時間20微秒:見附件penetration2d.k
LS-DYNA SPH-FEM彈體侵徹土壤 ￥251
<p>基于LS-DYNA軟件，采用SPH-FEM耦合算法構建剛體彈體侵徹土壤數值模型，其中土壤采用SPH粒子建模，彈體采用FEM網格建模。本模型難點如下：</p><p>（1）固結接觸應力波傳遞連續性問題</p><p>（2）彈體與SPH土壤接觸穿透問題，</p><p>（3）MAT_SOIL_AND_FOAM（005）本構模型參數含義</p><p><br></p><p>結果展示</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202604/attachment/36e2d930a2bf448997a3c933ffeb0383.png" style="display: inline-block;">
<img src="https://img.jishulink.com/202604/attachment/36e2d930a2bf448997a3c933ffeb0383.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202604/attachment/36e2d930a2bf448997a3c933ffeb0383.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202604/attachment/36e2d930a2bf448997a3c933ffeb0383.png?
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合金彈體侵徹鋼筋混凝土（損傷+裂紋）
侵徹過程中應力波在鋼筋混凝土靶中的傳播對混凝土損傷區域的識別，以及彈體侵徹阻力的計算有重要作用。
02仿真工具
本文采用Hypermesh14.0前后處理器肯LS_DYNA971R7求解器進行前后處理和求解計算。
03模型簡介
本例中，混凝土靶體尺寸寬×高×厚＝2.01m×1.98m×1.20m，強度約為35Mpa。彈體：試驗用炮為100mm滑膛炮，彈丸口徑100mm，頭部彈長40.4cm，彈性模量Ｅ＝２１５Ｇｐａ，泊松比λ＝０.２８４. 混凝土泊松比λ＝０.２。
04仿真結果
下面結果中，上下兩幅圖片分別為試驗圖片和仿真結果，經過參數的調試和確認，使仿真結果逐步和真實的試驗狀態逼近。
05仿真動畫
彈體穿透混凝土靶板后所形成的裂紋形態。
展開 LS-DYNA SPH-DEM彈體侵徹砂土 ￥251
<p>采用LS-DYNA軟件，通過SPH-DEM耦合算法構建彈體侵徹砂土模擬，其中SPH為彈體，DEM為砂土，</p><p>主要難點如下：</p><p>（1）SPH炸散問題</p><p>（2）DEM顆粒間穿透</p><p>（3）SPH-DEM耦合理論</p><div contenteditable="false" width="100%"><jsk id="C_Playf0bb79713c1171f1805c4531959c0102" videoid="f0bb79713c1171f1805c4531959c0102" duration="0秒"><img src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png"></jsk></div><p><br></p>
展開 LS-DYNA FEM-ALE剛體彈體入水侵徹土壤 ￥200
<p>采用LSDYNA軟件，通過FEM-ALE耦合算法，構建剛體彈體入水侵徹土壤模擬，其中彈體為FEM，ALE為水和土壤</p><p>主要難點如下</p><p>（1）ALE泄露控制</p><p>（2）MAT_SOIL_AND_FORM本構參數含義</p><p>（3）耦合力及耦合界面力的查看</p><div contenteditable="false" width="100%">
<jsk id="C_Play20a94ed13fc071f1b73a5420848d0102" videoid="20a94ed13fc071f1b73a5420848d0102" duration="0秒">
<img src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png?
展開 基于ls-dyna的考慮熱力耦合3D彈體穿甲案例 ￥60
一個小的案例，
以石黨勇的《基于ansysls/dyna8.1的顯式動力學》的3D 彈體穿透雙層鋼板的案例為基礎，加上熱力耦合，考慮塑性功轉化為熱能，以及摩擦生熱 單位制 cm-g-us-k
溫度云圖
Mises應力云圖
彈體上隨機選取的節點的溫度隨時間變化曲線
熱力耦合k文件設置的關鍵關鍵字
1.溫度屬性材料參數
*MAT_THERMAL_ISOTROPIC
$# tmid tro tgrlc tgmult tlat hlat
1 7.83 0.0 0.0 830.0 0.0
$# hc tc
4.80000E-64.8000E-12
國際單位制比熱單位為J/kg/c=（m/s)^2/k 熱導率W/m/c=kg m/s^3/k
切換到當前單位制：比熱J/kg/c=10^-8*(cm/us)^2/K ,
熱導率W/m/c=kg m/s^3/k=10^3*10^2/10^18=10^(3+2-18) g*cm/us^3/
2.溫度初始化
*INITIAL_TEMPERATURE_SET
$# nsid temp loc
0 273.0 0
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