撞擊的案例
SACS軟件渤海海域導管架平臺船舶撞擊性能分析 附SACS軟件手冊模塊說明下載
算例結果與分析
3.1 撞擊階段計算結果及分析
SACS軟件計算結果匯總如下：
根據公式（1）撞擊總能量
SACS計算中每一步撞擊都會根據撞擊力計算出撞擊能量和結構凹陷，由于撞擊力是初始值的倍數增加，當計算的撞擊能量達到船舶撞擊能量3.78MJ時計算停止。故SACS計算的總能量會略高與公式（7）計算值。總撞擊力在低撞擊點和高撞擊點分別為22600KN,29800KN，桿件產生的凹陷值分別為16.95cm，7.13cm。撞擊力與桿件凹陷值關系曲線圖3.1和圖3.2。
撞擊低點導管架腿尺寸為?2604X45,撞擊高點導管架腿尺寸為?2604X80。很顯然得出結論：當撞擊能量一定時，被撞擊桿件壁厚越大，產生的凹陷值越小。故在導管架平臺的設計中，可以通過增加腿壁厚來降低船舶撞擊造成的風險。
圖3.1 低撞擊點撞擊力與桿件凹陷值曲線
圖3.2 高撞擊點撞擊力與桿件凹陷值曲線
3.2 撞擊后平臺結構分析
導管架平臺在遭受撞擊后，桿件產生局部凹陷。撞擊后平臺結構性能從兩方面來進行分析。1）利用Dent tubular單元來模擬遭受撞擊產生凹陷的桿件。對整體結構施加環境荷載，進行在位情況下的靜力分析，驗證結構在操作工況下的安全性。2）使用SACS軟件的COLLAPSE模塊進行平臺倒塌分析計算。
展開 WorkBench LS-DYNA電池箱撞擊仿真過程指導文檔，附講解視頻及模型文件 ￥86
接下來我們設置電池包各零件間及撞擊體與防撞梁間接觸，首先鼠標右擊Connections，然后左鍵點擊Insert，再點擊Connection Group，
接著將撞擊體隱藏，隱藏步驟如下圖，首先選中撞擊體，然后鼠標右鍵調出功能區，鼠標左鍵點擊Hide Body，就完成了將撞擊體隱藏的操作，接下來將除撞擊體以外所有幾何體選中，為其設置4mm的容差值，如下圖，
然后鼠標右鍵Connections Group，左鍵選擇Great Automatic Connections，便生成了一系列接觸，生成后，點擊其中之一Contact Region，可通過右面模型高亮部分確認接觸面是否正確，然后在設置區選擇殼體頂面還是底面，使接觸面符合實際情況，其余接觸也需逐一檢查，確保接觸面設置正確，
接下來我們為撞擊體和防撞體設置接觸，鼠標右鍵Contacts，然后左鍵點擊Insert，再選擇Manual Contact Region，
接下來在定義區設置接觸面、目標面等，在選擇一系列接觸面時，可通過智能多選功能實現，點擊智能多選按鈕，鼠標雙擊其中任意一面，便將整個面擴選中，分別選擇好撞擊體和防撞梁相應接觸面后，為其設置動摩擦系數和靜摩擦系數均為0.2的摩擦接觸，如下圖。
接下來我們為模型劃分網格，為使計算更精確并易于收斂，添加尺寸為10mm的網格，首先鼠標右擊Mesh，然后點擊Insert，選中Sizing按鈕。
展開 破片撞擊靶板模擬
背景：
采用拉格朗日算法模擬鎢合金破片撞擊鋼靶板。
1、不同速度破片撞擊靶板
破片速度800m/s，靶板厚度6mm，破片撞擊靶板過程：
破片速度800m/s，靶板厚度6mm，破片速度變化：
破片速度1000m/s，靶板厚度6mm，破片撞擊靶板過程：
破片速度1000m/s，靶板厚度6mm，破片速度變化：
破片速度1500m/s，靶板厚度6mm，破片撞擊靶板過程：
破片速度1500m/s，靶板厚度6mm，破片速度變化：
2、破片撞擊不同厚度靶板
破片速度1000m/s，靶板厚度4mm，破片撞擊靶板過程：
破片速度1000m/s，靶板厚度4mm，破片速度變化：
破片速度1000m/s，靶板厚度6mm，破片撞擊靶板過程：
破片速度1000m/s，靶板厚度6mm，破片速度變化：
破片速度1000m/s，靶板厚度8mm，破片撞擊靶板過程：
破片速度1000m/s，靶板厚度8mm，破片速度變化：
3、其他
破片速度1000m/s，靶板厚度3mm、間隙3mm和靶板厚度3mm，破片撞擊靶板過程：
破片速度1000m/s，靶板厚度3mm、間隙3mm和靶板厚度3mm，破片速度變化：
破片速度1000m/s，靶板厚度3mm、3mm，破片撞擊靶板過程：
破片速度1000m/s，靶板厚度3mm、3mm，破片速度變化：
展開 Abaqus顯示動力學模擬臺球撞擊案例教學 ￥9.99
(2) 查看變形云圖：在左側工具欄中選擇【Contour】，變量選擇“U”（位移），可觀察到撞擊后兩球的位移變化，臺球A沿X軸正方向移動，臺球B沿X軸負方向反彈。
(3) 查看應力分布：變量選擇“Mises”（米塞斯應力），可觀察到撞擊瞬間兩球接觸區域的應力集中現象，最大應力出現在接觸點附近，符合彈性撞擊的應力分布規律。
4.2動畫演示撞擊過程
(1) 點擊左側工具欄中的【Animate】→【Play】，可動態演示臺球撞擊的完整過程，直觀觀察兩球的運動狀態變化。
(2) 調整動畫速度：通過【Animate】→【Animation Controls】，設置播放速度和循環方式，便于細節觀察。
五、案例拓展與注意事項
5.1 案例拓展
? 改變初始撞擊速度：調整球桿撞擊速度，分析其對接觸力、應力及反彈速度的影響；
? 考慮球桿旋轉：在施加球桿速度時添加角速度，模擬帶旋轉的擊球過程；
? 非正碰模擬：調整兩球初始位置或球桿撞擊角度，模擬斜碰過程；
? 材料非線性：將臺球、球桿或球桌材料改為彈塑性，分析撞擊過程中的塑性變形；
? 球桌彈性變形影響：將球桌設為可變形，對比剛性球桌與可變形球桌的模擬結果差異。
5.2 注意事項
? 顯示動力學分析步的時間步長由Abaqus自動計算，無需手動設置；若某一步出現計算不穩定，可適當減小對應步驟的時間步長因子。
? 接觸設置是本案例的關鍵，需重點檢查step-1球桿與臺球A、step-2兩球間的接觸對選擇，確保接觸屬性分配正確，避免接觸穿透或丟失；step-2中需確認球桿與臺球無接觸干涉。
展開 
激波只是氣體被突然撞擊的受傷面
激波只是被撞擊和還沒被撞擊到的空氣之間的界面，激波這個界面很薄，本身沒什么能量。
激波前后發生了什么？
飛行器高喊“我來了”向前飛，但是飛得太快了。在空氣聽到“我來了”的聲音之前，就被飛行器撞到。撞擊來得太突然，空氣被嚇傻了，來不及向四處躲閃，在飛行器頭部撞出一道激波。飛行器將高空稀薄的空氣，壓縮成稠密、高溫的空氣，然后帶著這些空氣向前飛。
好比汽車高速奔跑，行人沒有反應過來就被撞倒，汽車拖著人繼續向前開，然后撞到下一個、下一個……，汽車拖著一個個撞倒的人，繼續向前開。
飛行器不斷“撞擊”前方靜止的空氣。激波的前面是沒有被飛行器撞擊的空氣，激波的后面是被撞擊的空氣。激波就是劃分被撞擊到的和還沒有被撞到的界面。
激波阻力哪里來？
空氣被撞擊后，這個撞擊必然反向作用在飛行器身上，飛行器受到空氣的強烈反擊，這個反擊就是阻力。超音速飛行的撞擊最強烈，我們稱之為“激波阻力”。飛行器的能量被阻力消耗轉化為空氣的能量。
激波只是空氣被突然撞擊的受傷面，激波上游是沒有被影響的空氣，激波下游是嚴重被打傷的空氣。這些受傷的空氣獲得了高溫的熱能，獲得和飛行器一起向前飛的動能。
超音速飛行器將部分動能轉換成激波后面的空氣的溫度和速度的提高，激波只是一個界面。
激波位置在哪里？
激波后面的空氣被飛行器推著向前沖。你推我，我推你，將空氣推得很致密，推得空氣一起向前快飛。到激波這里，空氣就不再向前推了，激波上游的空氣不知道有個飛行器馬上撞過來了，完全靜止沒被影響。
音速300m/s，飛行速度3000m/s
0.001s，0米處，通知到了0.3m范圍，飛行器已經飛到了3m外。
0.002s，0米處，通知到了0.6m范圍，飛行器已經飛到了6m外。
激波的角度β（馬赫錐半角），tg(β)=音速/飛行速度，飛得越快，激波越尖。
展開 AUTODYN | Whipple結構超高速撞擊
空間碎片高速撞擊Whipple結構防護屏后發生破碎，形成不斷膨脹的碎片云結構，分散了碎片能量，進而起到航天器艙壁防護效果。whipple結構防護性能的研究主要有超高速撞擊試驗和數值模擬。試驗研究主要采用二級輕氣炮開展超高速撞擊試驗，成本較高；數值模擬主要采用SPH方法，不僅能夠彌補試驗的不足，且并能描述撞擊過程波系的傳播、材料的破碎和碎片云的膨脹，是超高速撞擊研究中重要的研究手段，代表性的有限元軟件有AUTODYN和LS-DYNA。
02數值計算模型
參照公開文獻中超高速撞擊試驗建立AUTODYN數值計算模型。采用SPH算法，粒子大小為0.01mm；彈丸材質為2024-T4，直徑D=5.25mm，撞擊速度為5000m/s。
圖 1 超高速撞擊數值計算模型
超高速撞擊中，涉及到了材料的相變。因此采用能夠描述物質凝聚態和膨脹態的Tilloston狀態方程和Steinberg-Guinan本構模型描述高溫高壓下材料的動態力學性能。具體的材料參數見表 1和表 2。
表1 Tilloston狀態方程
表2 Steinberg-Guinan本構模型參數
03結果對比
結合文獻中的試驗數據，分別對鋁合金結構和復合結構進行超高速撞擊模擬，結果對比如圖 2、圖 3。數值計算能夠準確反映出碎片云的基本特征和防護屏穿孔形貌。表 3為特征參數對比結果，數值計算和試驗結果的誤差絕對值在10%以內。
展開 汽車撞擊實驗概率分析
NESSUS? Case Study: Probabilistic Crashworthiness Analysis
Nessus 軟件實例分析 汽車撞擊實驗概率分析
發包商：克萊斯勒汽車有限公司
接包商：SwRI西南研究院
項目目的：通過輸入模型的變量參數來對汽車撞擊的進行數學仿真。
項目背景：通過與設計指南對比分析汽車可靠度, 并依照NHTSA的標準要求確保撞擊時的安全。在真實情況下的一些參數比如：材料特性，壓力及載荷等等是隨機的。 實際運算中另外一些參數比如焊接質量、材料特性和是否安裝了有缺陷的零件, 都按照變量輸入。
計算車輛撞擊時的安全特征將直接影響到車輛的質量。目前頻繁出現在各種媒體上的汽車消費者偏好都對質量控制措施造成影響，進而對廠商的收益產生影響。另一方面車輛撞擊的安全特征通過少數幾次或者僅一次撞擊實驗來得出，試驗的廠商無法承擔昂貴的試驗成本以及得到的少量試驗結果。因此，通過模型預計車輛安全可靠度能夠節約試驗成本計算可靠度，設計師就可以在成本和撞擊安全中進行權衡。
項目結果： LS-DYNA顯式有限元分析軟件有限元模型和50％混合III型男性假人MADYMO模型與NESSUS軟件結合共同搭建碰撞模型。用于計算汽車前沿受沖擊載荷后隨時間變化的結構響應。
綜合模型能夠自動、靈活的進行不確定性分析，可以對任意LS-DYNA和MADYMO輸入變量的不確定性進行分析仿真。并且可以方便的選擇相關的模型響應，以確定更大范圍的驗收標準值。在NESSUS中，系統可靠性用概率故障樹進行分析計算。本案例的碰撞模型概率故障樹如下：
概率重新設計把可靠度從原來的23% 增加到 86%，NCAP也由原來的4星提高到5星。人員受傷以及車廂損傷的可靠度提高主要可以通過特定的生產公差的調整以及控制供應商材料的質量來實現。
展開 基于LS-DYNA顯式求解器模擬飛機發動機風扇葉片的鳥類撞擊
撞擊沒有使得能量顯著變化，這是由于葉片的旋轉，該系統擁有大的能量，并且沖擊力并不那么嚴重，無法顯著改變現有能量。在整個模擬過程中，沙漏能量為零。在模擬過程中，動能和內能表現出非常相似的模式，其中K.E減少并且I.E增加，因此總能量在整個沖擊過程中保持恒定。
能量圖
馮-米塞斯應力圖
該應力圖取自其中一個與鳥撞擊的葉片網格，在近t=1ms時，應力達到0.075 Gpa的峰值，然后在整個仿真過程中降低并保持在0.02 Gpa的值。
馮-米塞斯應力圖
塑性應變圖
此應變圖取自其中一個與鳥撞擊的葉片網格。在t=1ms時，應變值峰值為0.08，之后8%的應變在整個仿真過程中保存恒定。
塑性應變圖
鳥體與葉片接觸圖
葉片和鳥體接觸之間的能量圖很好地描繪了在表面的相互作用。接觸之前能量為零，但從0.75 ms開始，接觸的能量開始變化。從（葉片）和主（鳥體）之間的能量轉換是對稱的。在t= 1.25 ms時，變化的能量最大值為8個單位。可以看出，鳥的能量值發生了巨大變化。這是因為鳥在開始時具有線速度而具有動能。由于撞擊，這種能量會下降一定數量，鳥類會以旋轉的葉片賦予的一些額外速度改變其路徑。這在撞擊后進一步增加了動能，并且由于碰撞，內部能量也增加了一定數量。但與總能量圖相比（600個單位），該尺度下的能量水平更低，對總能量的影響不那么重要。
展開 COMSOL液滴撞擊壁面仿真 ￥600
本篇文檔基于COMSOL軟件中的LEVEL SET模塊對液滴撞擊壁面的三種情形進行了仿真，分別是：1、液滴撞擊壁面變形后附著在壁面上；2、液滴撞擊壁面變形后發生反彈脫離壁面；3、液滴撞擊后在壁面發生鋪展。
效果展示如下：
三個模型分別考慮了撞擊壁面的不同特性，基于此模型后續可以作更加深入的研究和分析，如想詳細了解模型，請下載附件！也可以加我Q，歡迎交流
在一顆小行星撞擊地球前的兩小時，我們發現了它！
天文學家在撞擊前13分鐘拍下了小行星2022 EB5
兩個小時，這是從發現小行星 2022 EB5到它到達地球大氣層的時間，目前為止，它是撞擊地球前被探測到的第五顆小行星。
天文學家于3月11日在匈牙利Piszkesteto天文臺用望遠鏡首次發現了這顆小行星，隨后國際天文學聯合會小行星中心啟動追蹤近地天體和彗星程序，根據計算，這顆太空巖石有100%的幾率撞擊冰島北部。
幸運的是，這顆小行星非常小，直徑只有大約1米，一顆這么小的小行星會在我們星球的大氣層中安全地燃燒殆盡。
大家也許會覺得為什么我們在撞擊前兩小時才發現它，這非常不容易，NASA和歐洲航天局表示研究人員在追蹤這顆小行星方面做得非常出色。要知道，在撞擊前發現的所有五顆小行星都是自2008年以來發現的，這說明過去幾年小行星觀測技術的進步程度。
雖然2022 EB5尺寸相對較小，但NASA表示它能釋放相當于4.0級地震的能量。正如2013年的車里雅賓斯克小行星撞擊地球，當時造成了相當大的破壞。
隨著小行星跟蹤技術的進步，我們對大型、潛在危險的小行星路徑有了一個很好的了解。2021年末，NASA啟動了DART小行星偏轉測試任務，看看我們是否可以在未來必要時將危險的小行星撞離地球，小編相信，一定會的！
展開 液固兩相流中顆粒撞擊對不銹鋼表面電化學反應的影響
每次實驗向儲液箱中添加75g顆粒（圓形陶粒如圖2所示，直徑約0.6mm），顆粒撞擊試樣后，利用試驗段中的篩網過濾回收顆粒。實驗射流液體速度為3m/s、6m/s和9m/s，溫度為室溫，介質為蒸餾水+3.5wt%NaCl。
2
實驗結果
如圖3所示為射流速度由3m/s向9m/s連續變化過程，液固兩相中的試樣表面電流密度變化曲線。
圖3 13Cr表面在液固兩相流中的電流密度連續變化曲線
結果顯示出在3m/s～6m/s流速范圍，13Cr不銹鋼表面的電流密度增長量很小。當流速大于7m/s時，電流密度快速增長。測試結果表明不銹鋼表面電流密度隨流速變化存在臨界值，高于此臨界流速時，電流密度會急劇增加。
當采用顆粒回收方式測試表面開路電位時，得到如圖4所示的開路電位變化測試曲線。
圖4 13Cr表面受顆粒群撞擊開路電位變化曲線
圖中為各流速下的兩次顆粒群撞擊過程開路電位變化，結果顯示顆粒撞擊前受氯離子影響，金屬表面電位值不斷跳躍，說明表面局部可能連續發生鈍化膜溶解及再鈍化過程。當顆粒群撞擊表面，開路電位急劇減小，且隨著撞擊速度增大，電位減小量隨之增大。在顆粒群撞擊后，13Cr表面開始再鈍化過程，這一過程的開路電位的增長速率由快到慢，最終達到較為穩定的區間。但受表面結構破壞的影響，再鈍化穩定開路電位始終小于顆粒撞擊前的電位。
展開 
LS-DYNA模擬波音767撞擊核電站
材料模型設置如下表所示：
混凝土采用 Concrete_Damage 材料模型，并利用圓柱體撞擊混凝土面板的仿真與實驗進行對比來驗證材料參數的準確性：
最終飛機撞擊核電站的效果如下動畫所示：
網格總數：100萬
采用8核并行運算，雙精度
采樣時間步長0.001s, 總共計算0.3 s
所需機時: 44小時
在LS-DYNA中，可以通過提取節點的反作用力并加總，可得到飛機的撞擊力，并且能通過節點區域的劃分，得到各個部分的撞擊力分布，如下圖所示：
還可以在LS-DYNA中輕松修改撞擊的角度，位置以及速度，得到不同狀態下飛機和核電站的損毀情況：
以下展示了不同撞擊位置時候的結果：
展開 利用HyperWorks實現對運動撞擊情景的精確仿真建模
行業：科研、體育用品
挑戰：生成復雜的假人模型，從而實現對撞擊情景的仿真。
Altair 解決方案：利用HyperMesh的增強型網格劃分功能。
優點：生成高質量網格，便于準確描述 復雜的解剖幾何。
背景介紹
拉夫堡大學體育技術學院(STI)始建于2007年，是世界領先的，同時也是英國最大的體育工程學科研團隊。目前，STI已同多家全球領先的體育用品品牌及戰略商業伙伴廣泛建立合作關系。
STI擁有設施一流的固定實驗室，可供科研團隊完成從初始概念到最終產品的全部過程。實驗室中設備齊全，便于科研團隊對產品系列進行設計、開發、樣機制 造、測試和優化。他們還可以自行制作定制設備，以滿足特定研究項目的要求。
開發用于研究運動類個人防護裝備(PPE)的增強型假人模型是該學院主要的研究活動之一。撞擊類假人模型可用于模擬真人，研究人員可通過對假人模型施加傷害性載荷（如用球撞擊大腿）來分析人體的反應行為。
什么是個人防護裝備？
個人防護裝備(PPE)是運動員在體育活動過程中必不可少的安全防護設備。人體的結構異常復雜，具有許多相互交織的組織結構和復雜的解剖幾何。
在研究運動撞擊情景時，采用精確的假人模型將有助于研究人員了解人體的真實反應行為。
展開 大型商用飛機撞擊核電站--現在我國所有核電站都要求做的驗證
研究生期間我建立了一個非常詳細的波音767飛機撞擊核電站的有限元模型（從CATIA建模開始，hypermesh劃分網格，到最后LS-dyna進行計算），考慮了剛度（蒙皮+隔板+桁條+梁+翼肋等結構）和質量分布。
當時的論文即利用這個模型，進行了一系列的撞擊分析，得到了很多有意義的結果。為核電站安全屏蔽廠房的結構設計提供了優化建議。
而前幾日得知，我當時所建立的模型已經被國家核安全局當做標準，并要求我國所有核反應堆都用這個飛機模型做安全殼抗撞擊的數值分析。內心還是很開心和有點小驕傲的啦~覺得算是為國家的核安全事業貢獻了自己的一份力量。
在這里，和大家分享一下當時發表的兩篇文章，有做相關撞擊研究的同學可用作參考。
大型商用飛機撞擊剛性墻及核電屏蔽廠房的撞擊力分析_林麗.pdf
大型商用飛機有限元建模及撞擊力研究-林麗.pdf
展開 利用 HyperWorks 實現對運動撞擊情景 的精確仿真建模
在研究運動撞擊情景時，有些部位必然會承受局部高應力和單元形變，而這兩者都會對幾何特征（例如，骨性突 起）或撞擊位置產生作用。因此，通常要進行網格偏移。研究人員可利用 HyperMesh 來加強對這些特征的控制，以 便更輕松地完成網格優化，從而順利實施和管控后續迭代操作。
總的來說，這款軟件可用于生成高質量網格，使研究人員能夠以高效計算的方式準確描述復雜的解剖幾何。
情景仿真：板球撞擊大腿
結論
STI 的研究涉及眾多研究，包括運動鞋、技術服裝、防護設備、球類、球棒、球桿、球拍和健身器材，因此，
HyperWorks 有望在其未來的研究項目中得到更廣泛的應用。 日后，這一研究領域將涉及如何針對身體的不同部位，對越發復雜的幾何和撞擊情景進行建模。未來，HyperWorks
將是有限元模型研發中不可或缺的要素，同時也將成為假人模型開發過程的關鍵一環。
展開 