高速破片的案例
LS-DYNA | 破片高速撞擊鋁板
破片材料：93W，直徑11.5mm
靶板材料：2A12鋁，厚度10mm
撞擊速度：931m/s
破片穿靶后鋁板產(chǎn)生碎片云，采用碎片外彈道公式計(jì)算碎片著靶分布
碎片云著靶
碎片云在鋁板后2m處著靶
碎片云在鋁板后4m處著靶
碎片云在鋁板后6m處著靶
斜侵徹
基于AUTODYN模擬破片高速沖擊引爆炸藥
本文以一個簡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飛片額外定義一個材料失效，防止計(jì)算過程中因網(wǎng)格變形太大使得時間步太小導(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，在除對稱面的邊界上均施加流出邊界；對稱軸上每隔一段距離設(shè)置一個固定高斯監(jiān)測點(diǎn)，用于后處理觀察監(jiān)測點(diǎn)處的壓力變化。由于點(diǎn)火增長模型只支持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，各時刻炸藥的壓力云圖如圖2-4所示：
1us 5us 10us
不同時刻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，各時刻炸藥的反應(yīng)度云圖如下：
1us 5us 10us
不同時刻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)測點(diǎn)的壓力-時間曲線如下所示（軟件自帶曲線還挺漂亮的）：
最后,歡迎通過公眾號"320科技工作室"與我們聯(lián)絡(luò)
展開 基于LS-DYNA對高速運(yùn)動戰(zhàn)斗部中預(yù)制破片飛散規(guī)律的數(shù)值模擬.pdf
基于LS-DYNA對高速運(yùn)動戰(zhàn)斗部中預(yù)制破片飛散規(guī)律的數(shù)值模擬.pdf
LS-DYNA仿真中，基于S-ALE方法的碎片沖擊油罐殉爆過程仿真 ￥35
當(dāng)高速破片沖擊某一油罐時，不僅可能引發(fā)局部點(diǎn)火與爆燃，還可能通過沖擊波和燃燒產(chǎn)物引起相鄰油罐的次生爆炸反應(yīng)，進(jìn)而誘發(fā)鏈?zhǔn)窖潮?yīng)。為揭示碎片沖擊下油罐群的殉爆機(jī)制，基于LS-DYNA中的S-ALE（Simplified Arbitrary Lagrangian-Eulerian）多物理場耦合方法，開展典型油罐在碎片沖擊作用下的殉爆過程數(shù)值仿真研究，對于研究油罐群在高速破片沖擊下發(fā)生殉爆等問題具有重要意義。
關(guān)鍵詞：S-ALE；點(diǎn)火增長模型；碎片沖擊；油罐殉爆
1.模型介紹：
仿真模型結(jié)合了破片侵徹、油氣混合、點(diǎn)火擴(kuò)散與壓力波傳播等多重物理過程，并引入點(diǎn)火增長模型刻畫油氣混合物的非線性燃燒行為。構(gòu)建了S-ALE方法物理仿真模型，采用狀態(tài)方程*EOS IGNITION AND GROWTH OF REACTION IN HE進(jìn)行設(shè)置，破片尺寸為5x1x5cm，速度為1500m/s，材料為銅。油罐直徑為25cm，高度為25cm，上層為9cm氣體，下層為15cm油體（等效為炸藥計(jì)算），油罐材料為鋼。
圖1 模型示意圖
2.計(jì)算結(jié)果：
圖2 壓力變化過程
付費(fèi)文件包含K文件。
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爆炸沖擊波與破片作用下車輛底部結(jié)構(gòu)動響應(yīng)數(shù)值仿真
在分析軍用車輛抗爆炸沖擊過程中，研究人員通常分析爆炸沖擊波對車輛結(jié)構(gòu)的損傷而忽略高速破片對車輛結(jié)構(gòu)的破壞。而有研究表明爆炸沖擊波與高速破片對于目標(biāo)結(jié)構(gòu)存在耦合作用，在耦合作用下目標(biāo)結(jié)構(gòu)的損傷情況要大于單獨(dú)作用[3]。在爆炸數(shù)值仿真方法上，任意拉格朗日-歐拉算法(ALE)在模擬爆炸沖擊波傳遞中有著較高的精度，被廣泛應(yīng)用在爆炸數(shù)值仿真中[4-6]。但該算法需要建立大量的空氣和土壤網(wǎng)格，計(jì)算效率低，并且需要控制流固耦合參數(shù)防止流場泄漏，造成計(jì)算不穩(wěn)定。隨后基于無網(wǎng)格的光滑粒子法(Smoothed particle hydrodynamics，SPH)被提出，以解決爆炸環(huán)境下大變形造成網(wǎng)格畸形問題。胡建宇[7]通過ALE算法對某裝甲車輛進(jìn)行爆炸仿真分析，并對車輛底部梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；石秉良[8]采用SPH法模擬炸藥爆炸對駕駛室底部結(jié)構(gòu)響應(yīng)，驗(yàn)證了SPH算法在處理車輛底部爆炸等問題的可行性。目前在研究破片類型上，主要分為預(yù)制破片[9]和自然破片[10]。預(yù)制破片分布比較規(guī)律，破片大小相似，無法模擬榴彈爆炸產(chǎn)生的大小不同的破片。本文研究的為榴彈爆炸產(chǎn)生的自然破片，相比預(yù)制破片更接近實(shí)際情況。
本研究首先通過爆炸沖擊鋼板臺架試驗(yàn)，對比分析ALE算法和SPH算法中鋼板的最大殘余變形量、鋼板動能與內(nèi)能，并與試驗(yàn)結(jié)果對比，驗(yàn)證SPH法的精度。其次建立某軍用車輛和大口徑榴彈有限元模型，并對淺埋榴彈爆炸形成自然破片的過程進(jìn)行仿真。最后以某軍用車輛為例，分析了淺埋榴彈爆炸，沖擊波和破片聯(lián)合作用下的車身結(jié)構(gòu)損傷情況。
展開 AUTODYN戰(zhàn)斗部殼體破碎數(shù)值模擬 ￥60
在引信作用下，內(nèi)部裝藥發(fā)生爆轟作用，生成的高溫高壓氣體向外迅速膨脹，使殼體破裂，產(chǎn)生高速破片，周圍空氣在爆轟產(chǎn)物的推動作用下產(chǎn)生空氣沖擊波，最終通過空氣沖擊波和破片殺傷目標(biāo)。另外，爆炸產(chǎn)生的爆轟產(chǎn)物也可在近距離內(nèi)對目標(biāo)產(chǎn)生強(qiáng)烈破壞。
2、殼體破碎模擬
軟件：AUTODYN
方法：SPH
S-ALE流固耦合算法在戰(zhàn)斗部自然破片模擬中的應(yīng)用 ￥6
01模型背景及簡介
自然破片戰(zhàn)斗部是破片殺傷戰(zhàn)斗部的重要形式，它主要是在高能炸藥爆炸作用下，戰(zhàn)斗部殼體膨脹、斷裂破碎而形成的大量高速破片，利用破片的高速撞擊，引燃和引爆作用毀傷目標(biāo)，從而用于殺傷敵人有生力量、無裝甲或者輕型裝甲車輛、飛機(jī)、雷達(dá)、以及導(dǎo)彈等武器裝備。其優(yōu)點(diǎn)是自然破片戰(zhàn)斗部的殼體既可以充當(dāng)容器又形成了殺傷元素，材料的利用率高。
已知某戰(zhàn)斗部殼體尺寸：外徑D=240mm,壁厚h=7mm,長度L=800mm（本算例利用S-ALE關(guān)鍵字生成歐拉域，用戶僅需要輸入X、Y、Z節(jié)點(diǎn)信息即可，求解器根據(jù)用戶輸入信息自動生成ALE網(wǎng)格，具有求解速度快，K文件存儲體積小的優(yōu)點(diǎn)，具體可參見筆者之前的文章）。通過仿真模型的建立，研究自然破片成形過程和速度穩(wěn)定情況，下圖為戰(zhàn)斗部殼體1/4模型：
02建模流程及關(guān)鍵字解讀
（1）利用Hypermesh作為網(wǎng)格前處理工具，從任一CAD軟件中導(dǎo)入中間格式，對其劃分網(wǎng)格，這里先劃分殼體端面網(wǎng)格，由2D生成3D體網(wǎng)格，可得到純六面體網(wǎng)格，下圖為Hypermmesh前處理得到的模型：
2）從Hypermesh中選擇Ls-Dyna求解器導(dǎo)出K文件，打開Ls-prepost,讀取k文件，可以根據(jù)實(shí)際情況對K文件及part進(jìn)行重新命名，我這里模型簡單，就不重新命名。
（3）接下來就是材料、狀態(tài)方程、單元界面屬性、邊界條件、初始條件、求解控制、輸出控制等關(guān)鍵字編寫。
展開 Python | 預(yù)制破片戰(zhàn)斗部的破片快速排布建模
任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)下戰(zhàn)斗部的預(yù)制破片排布效率不超過1分鐘，生成可運(yùn)行的整體戰(zhàn)斗部k文件不超過2分鐘。結(jié)合前期開發(fā)成果，進(jìn)一步為威力場進(jìn)行二次開發(fā)。
LS-DYNA | 基于Python的自然破片戰(zhàn)斗部二次開發(fā)
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LS-DYNA | 破片戰(zhàn)斗部動爆下的破片飛散
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LS-DYNA | 戰(zhàn)斗部動爆下破片對裝甲車的打擊效果戰(zhàn)斗部
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Python | 殺爆戰(zhàn)斗部破片飛散過程的可視化
LS-DYNA | 不同姿態(tài)下殺爆戰(zhàn)斗部破片打擊線
Python | 自然破片戰(zhàn)斗部爆炸后破片飛散
球形方塊
球形圓
橢圓戰(zhàn)斗部
雙聚焦
D型
復(fù)雜結(jié)構(gòu)
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展開 LS-DYNA | 復(fù)合功能殺傷爆破戰(zhàn)斗部
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LS-DYNA | 裂紋擴(kuò)展的模擬方法
LS-DYNA | “爆炸沖擊”常見問題的解決方法
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LS-DYNA | 關(guān)鍵字用法及算例
AUTODUN | 水下爆炸模擬需要注意的問題
AUTODYN | 并行計(jì)算設(shè)置方法
LS-DYNA | 計(jì)算結(jié)果映射方法
LS-DYNA | 水下遠(yuǎn)場爆炸結(jié)構(gòu)毀傷工程算法
LS-DYNA | 自適應(yīng)FEM-SPH方法
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沖擊動力學(xué) | 問題討論 2022第2期
沖擊動力學(xué) | 問題討論 2022第3期
沖擊動力學(xué) | 問題討論 2022第4期
破片戰(zhàn)斗部
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展開 HyperMesh | 教你畫過渡網(wǎng)格
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AUTODYN | 前后處理命令流技術(shù)
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破片戰(zhàn)斗部
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殼體破碎與破片拋射數(shù)值模擬
Python | 殺爆戰(zhàn)斗部破片飛散過程的可視化
LS-DYNA | 不同姿態(tài)下殺爆戰(zhàn)斗部破片打擊線
聚能裝藥
LS-DYNA | 聚能射流威力場重構(gòu)
LS-DYNA | SPH算法計(jì)算聚能射流
LS-DYNA | W型環(huán)形聚能射流侵徹體成型
LS-DYNA | 聚能射流侵徹鋼筋混凝土
LS-DYNA | 復(fù)合材料藥型罩的聚能射流數(shù)值模擬（鎢銅射流）
LS-DYNA | 鎢銅聚能射流細(xì)觀的數(shù)值模擬
LS-DYNA | EFP侵徹多層靶板
關(guān)于超聚能射流的數(shù)值模擬
逆序起爆下大錐角罩形成聚能射流的分析
AUTODYN | 多層藥型罩的串聯(lián)EFP成型計(jì)算
LS-DYNA | 串聯(lián)戰(zhàn)斗部
LS-DYNA | 聚能射流引爆反應(yīng)裝甲
LS-DYNA | EFP外彈道飛行流場
LS-DYNA | 多層藥型罩的串聯(lián)EFP
AUTODYN | 串聯(lián)戰(zhàn)斗部射流成型侵徹反應(yīng)裝甲及均質(zhì)甲
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Python | 殺爆戰(zhàn)斗部破片飛散過程的可視化
前期通過LS-DYNA數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)破片長持時飛行計(jì)算。
現(xiàn)基于破片外彈道模型編寫程序，對破片長持時飛散進(jìn)行可視化。
戰(zhàn)斗部垂直落地，落速500m/s，計(jì)算0.1s。時間達(dá)到求解時間程序停止積分，計(jì)算不同時刻的破片飛行位置，每一個幀的破片時間均相同。
戰(zhàn)斗部落角50度，落速500m/s，落高8m。破片落地后停止計(jì)算，破片落地后外彈道模型停止積分，破片飛行到破片落地的時間分為40幀，因此下圖中每一枚破片的時刻并不相同，但可以明顯看出每一枚破片的飛行軌跡。
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沖擊起爆
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爆炸毀傷
AUTODYN | 爆炸對磚墻的作用
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LS-DYNA | 爆炸與沖擊
LS-DYNA | 戰(zhàn)斗部侵徹橋梁的數(shù)值模擬
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