沖擊波破壞的案例
基于Vumat子程序的復合材料壓縮沖擊破壞預測
同樣的，耐壓縮沖擊性能也是實際工程應用中經(jīng)常需要考慮的一個性能，但由于復合材料壓縮的破壞形式較為復雜，且對于壁板結構，壓縮過程中又涉及到了穩(wěn)定性問題，所以對其進行有效的預測具有較大的難度。
本期，我們就講講如何在ABAQUS中基于Vumat子程序來實現(xiàn)對復合材料在壓縮沖擊載荷作用下，有效地預測其破壞模式。
1. 方法概述—“兩步走”
對于本文案例類似的結構，其在壓縮沖擊載荷作用下的破壞模式預測大致可分為兩大步，即穩(wěn)定性分析和破壞模式預測。
1. 首先，我們需要建立一個屈曲分析步，引入擾動，在Model-edit keyword中添加相關關鍵字，并輸出節(jié)點位移文件。
2. 然后，復制模型，修改分析步類型及邊界條件，并在Vumat子程序中構建材料本構，引入失效準則，利用ABAQUS顯式運算的方法，不停迭代產生損傷后的剛度矩陣，直至結構發(fā)生破壞。同樣的，在此步驟中也需要對關鍵字進行編輯。
由于壓縮沖擊的破壞模式多種多樣，若需模擬某些特定的損傷模式，可在子程序中進行單元刪除的定義。
2. 案例
本文以碳纖維增強復合材料薄壁方管為例，利用Vumat子程序預測其在沿軸長方向的壓縮沖擊載荷作用下的破壞模式。
2.1 問題描述
試驗件由[0°/90°]的碳纖維布采用RTM工藝固化成型。實驗時，試驗件放置在試驗機底座上，上壓頭以1m/s的速度對試驗件進行壓縮沖擊，其有限元模型如圖1所示。
展開 Dytran一般耦合流固耦合面失效實現(xiàn)方法與算例說明
附件1是以艙室內爆炸沖擊波破壞多層艙壁為例對一般耦合（GENERAL COUPLE）流固耦合面失效的實現(xiàn)方法心得。
附件2是計算文件。
MSC.Dytran example.rar
Dytran一般耦合流固耦合面失效實現(xiàn)方法與算例說明.rar
高速DIC技術用于高速沖擊下平板件變形及破壞分析
材料在高速沖擊條件下的動態(tài)變形破壞過程及動態(tài)力學性能，是沖擊力學研究的熱點問題。高速三維數(shù)字圖像相關方法，是一種非接觸式的全場應變測量方法。
DIC技術可在較高應變率作用以及極端加載環(huán)境下，通過搭配高速相機，可測試高速沖擊下材料或結構的三維位移場及應變場，分析材料或結構的動態(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構受沖擊的力學響應行為。但由于材料機械性能存在一些不確定性，難以準確預測具體的響應數(shù)據(jù)。在相近材料或結構上進行測試，力學動態(tài)行為都會有差別。
模擬數(shù)據(jù)的更新有賴于實驗數(shù)據(jù)來驗證和對比，采用新拓三維高速XTDIC全場應變測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結果，可修正或更新模擬數(shù)據(jù)。
測試過程
XTDIC 高速全場應變測量系統(tǒng)布置、散斑圖案和加載裝置
在測試中，使用加載裝置對平板件進行高速沖擊，新拓三維XTDIC高速全場應變測量系統(tǒng)同時記錄平面板材料響應。為了捕獲用于XTDIC軟件算法的圖像，通過預先在平面板材料進行隨機斑點圖案制作，在獲取高質量圖像采集的同時，極薄的散斑不會影響平板件的剛度和力學響應行為。
采用兩個高速相機（300萬像素，采集頻率為5000幀），105mm微距鏡頭，精度100微應變、0.01mm。沖擊加載裝置連接到相機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保沖擊力的測量和相機的記錄同時自動開始。沖擊裝置的力和圖像均收集激發(fā)時和激發(fā)完畢的數(shù)據(jù)，高速相機實時采集圖像。
數(shù)據(jù)分析
位移場分析
使用XTDIC系統(tǒng)軟件獲得了平板件受沖擊力區(qū)域的全場位移數(shù)據(jù)，從圖中可以看出整體的位移場數(shù)值左右不對稱，撞擊瞬態(tài)下點1位移為7.86mm，點2位移為6.73mm，XTDIC系統(tǒng)可以獲取非常精確的位移圖。
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請大家指導。
附件1：word文檔
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ABAQUS纖維混凝土沖擊破壞三維模型
纖維混凝土作為土木工程領域常用的復合材料具備良好的抗裂性及抗沖擊性能，纖維混凝土在荷載下的破壞行為及本構關系對其應用范圍具有重要影響。本案例通過AutoCAD隨機三維纖維插件建立隨機投放的圓柱體纖維模型，并將模型導入ABAQUS內，通過混凝土損傷塑性力學模型，研究沖擊荷載作用下鋼纖維混凝土的破壞情況。
在AutoCAD軟件內，采用CAD 隨機三維纖維V1.1插件建立隨機投放的圓柱體實體纖維及立方體混凝土試件三維模型，并將基體與纖維部件分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的纖維模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對纖維及基體部件分別設置材料，基體部分設置混凝土損傷塑性模型(CDP)，纖維部分設置為鋼材。
新建離散剛體殼部件，作為試件的荷載施加板，并將其與試件裝配為整體。
添加動力，顯式分析步，并設置相互作用，通過參考點創(chuàng)建耦合約束，設置加載板與試件的接觸。
將下板設置為固定約束，上板添加豎向位移。
對纖維混凝土模型劃分網(wǎng)格。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看結果。
展開 水射流沖擊破壞（巖石，混凝土等）
高壓水射流沖擊
平面沖擊波加載方法（*BOUNDARY_AMBIENT+*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION） ￥20
因課題存在縮減計算域的需求，需要使用邊界條件方法對ALE單元施加水中沖擊波載荷，本算例將采用*BOUNDARY_AMBIENT+*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION兩個關鍵字的組合在LS-dyna中加載平面沖擊波，付費文件包括網(wǎng)格生成命令流文件（ls-prepost）、K文件、參數(shù)參數(shù)設置依據(jù)等內容，施加邊界條件的方法如下：
1、*BOUNDARY_AMBIENT施加位置
圖1 *BOUNDARY_AMBIENT施加位置
*BOUNDARY_AMBIENT使用兩條*DEFINE_CURVE，分別定義該處單元的單位參考體積內能和相對體積時間歷史。
2、*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION施加位置
圖2 *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION施加位置
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION使用一條*DEFIN_CURVE，定義該處節(jié)點的速度曲線，關鍵字中的VID可以定義速度方向。
3、仿真結果
圖3 不同位置處的壓力曲線
4、理論曲線與仿真曲線
圖4 定義載荷曲線與仿真載荷曲線
圖4中"定義載荷曲線"由*DEFINE_CURVE定義的單位參考體積內能（E=ρ0*e）和相對體積（ν=ρ0/ρ）代入狀態(tài)方程*EOS計算得到。
若定義的載荷曲線考慮激波上升段，仿真曲線和定義載荷曲線之間的體積粘性壓力損失將會減少，誤差也將更小。
本文方法與
兩種平面沖擊波加載方法（LOAD_BLAST_ENHANCED、*BOUNDARY_AMBIENT）
相比具有更準確的仿真結果。
展開 直播預告 | 如何在力學仿真中模擬高速沖擊對材料的破壞？
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驗來驗證自己的材料，而傳統(tǒng)的懸臂梁沖擊和簡支梁沖擊，并不能很好的模擬汽車爆破時高速要求，多軸沖擊強度評價（Determination of puncture impact behaviour）是一種高速多軸沖擊模式，能模擬高速沖擊破壞形式，根據(jù)產品的功能要求選擇對應的材料試驗溫度，用高速行駛的落錘沖擊材料樣板，根據(jù)設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。
多軸沖擊對材料的要求比較嚴格，對于汽車行業(yè)而言，為確保整車的安全性，常會采用多軸沖擊對由高分子材料制成的塑料件進行測試，通過模擬汽車的碰撞情況，檢驗內外飾材料在受到強大沖擊力或破壞力時的表現(xiàn)，從而避免零件在實際碰撞過程中產生尖銳的碎片或斷裂，進而危及駕乘人員的安全。
出于對我們自身安全性的考慮，更多關于多軸沖擊的內容，本周四，我們特別邀請國高材分析測試中心資深工程師——陳濤，為我們分享《高端力學性能測試系列之—多軸沖擊》》
同時，我們?yōu)閰⑴c直播的朋友，在直播間準備更多驚喜好禮，等你來揭曉！~
講師介紹：陳濤
負責高分子材料分析測試研究工作，在高分子材料力學、熱學、阻燃性能等方面經(jīng)驗豐富，致力于機械可靠性（疲勞、蠕變等）和力學仿真數(shù)據(jù)方面的研究。
自2016年加入國高材，共申請3篇發(fā)明專利，2篇實用新型專利，發(fā)表外部論文3篇，有豐富的材料測試、數(shù)據(jù)處理和仿真對標經(jīng)驗，為客戶提供專業(yè)技術培訓百余次，輸送內部技術文章近30余篇。
展開 
某SUV前擋風玻璃沖擊破壞仿真分析
考慮沖擊破壞仿真模型的簡化，約束膠粘連接單元的底面的全部自由度，模擬與車窗邊緣的連接。完成的前擋風玻璃沖擊破壞仿真有限元模型如下圖所示，共有節(jié)點數(shù)約30萬個，單元數(shù)約14萬個。
在玻璃單元之間內嵌一層單元作為內聚力單元，如下圖所示。
文中玻璃內聚力模型材料的定義參考論文[6]中所參考，中間層材料定義為彈塑性類型來源于網(wǎng)絡。夾層玻璃斷裂行為歷程，如下圖所示。
論文[5]，深入研究中間層材料的力學性能，更詳細的描述了中間層材料對擋風玻璃的沖擊破壞性能影響顯著。
[1] 周志強. 粘結構件粘結性能的內聚力模型分析[D].浙江大學,2006.
[2] 黃劉剛. 內聚力模型的分析及有限元子程序開發(fā)[D].鄭州大學,2010.
[3] 屈鵬. 纖維/樹脂復合材料多尺度結構對力學性能的影響[D].山東大學,2012.
[4] 蔡鵬. 金屬橡膠元件粘接強度與破壞的有限元數(shù)值模擬研究[D].湘潭大學,2017.
[5] 徐曉慶. 高聚物中間層對夾層玻璃力學特性及斷裂機理的影響研究[D].清華大學,2017.
[6] 林德佳. 基于固有內聚力模型的汽車風擋玻璃沖擊破壞仿真研究[D].華南理工大學,2018.
展開 平面沖擊波原子模擬
平面沖擊波在樣品中傳播，波陣面后樣品原子無序化
沖擊波對蜂窩鋁板的影響
沖擊波對蜂窩鋁板的影響
Workbench關于鋸齒波沖擊分析
航空機載設備都會對沖擊作出要求，按照RTCAD0-160G 第七章工作沖擊與墜撞安全要求后峰鋸齒波脈沖。一般采用瞬態(tài)響應計算模塊Transient Structural，計算沖擊時域響應，設置時間步長與計算時間長度、各階模態(tài)阻尼比，但瞬態(tài)響應載荷步中的子步數(shù)量過多，需要的時間比較長，而且我在求解時總是提示時間過長而中斷。（我對瞬態(tài)分析的理解是每個子步都會按靜態(tài)來求解一次，所以耗費時間比較長，不知道是否是這樣）
后來換了一種方法，將沖擊曲線轉換為等效響應譜，用響應譜模塊進行分析，但沖擊曲線轉換成等效響應譜是在一本書里看到的，使用ansys 命令流做，對此不是太了解，有些知其然不知其所以然。不知道大佬們一般怎么處理這種分析的
sawtooth.txt
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