高速撞擊的案例
AUTODYN | Whipple結(jié)構(gòu)超高速撞擊
空間碎片高速撞擊Whipple結(jié)構(gòu)防護(hù)屏后發(fā)生破碎，形成不斷膨脹的碎片云結(jié)構(gòu)，分散了碎片能量，進(jìn)而起到航天器艙壁防護(hù)效果。whipple結(jié)構(gòu)防護(hù)性能的研究主要有超高速撞擊試驗(yàn)和數(shù)值模擬。試驗(yàn)研究主要采用二級(jí)輕氣炮開(kāi)展超高速撞擊試驗(yàn)，成本較高；數(shù)值模擬主要采用SPH方法，不僅能夠彌補(bǔ)試驗(yàn)的不足，且并能描述撞擊過(guò)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(shù)值計(jì)算模型
參照公開(kāi)文獻(xiàn)中超高速撞擊試驗(yàn)建立AUTODYN數(shù)值計(jì)算模型。采用SPH算法，粒子大小為0.01mm；彈丸材質(zhì)為2024-T4，直徑D=5.25mm，撞擊速度為5000m/s。
圖 1 超高速撞擊數(shù)值計(jì)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(zhì)凝聚態(tài)和膨脹態(tài)的Tilloston狀態(tài)方程和Steinberg-Guinan本構(gòu)模型描述高溫高壓下材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。具體的材料參數(shù)見(jiàn)表 1和表 2。
表1 Tilloston狀態(tài)方程
表2 Steinberg-Guinan本構(gòu)模型參數(shù)
03結(jié)果對(duì)比
結(jié)合文獻(xiàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別對(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行超高速撞擊模擬，結(jié)果對(duì)比如圖 2、圖 3。數(shù)值計(jì)算能夠準(zhǔn)確反映出碎片云的基本特征和防護(hù)屏穿孔形貌。表 3為特征參數(shù)對(duì)比結(jié)果，數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果的誤差絕對(duì)值在10%以內(nèi)。
展開(kāi) 側(cè)桿試驗(yàn) - 高速撞擊 - 顯式動(dòng)力學(xué) - ANSYS Workbench
側(cè)桿試驗(yàn) - 高速撞擊 - 顯式動(dòng)力學(xué) - ANSYS Workbench
顯式動(dòng)力學(xué)是一種時(shí)間積分方法，用于在速度很重要時(shí)執(zhí)行動(dòng)態(tài)模擬。顯式動(dòng)力學(xué)考慮快速變化的條件或不連續(xù)事件，例如自由落體、高速撞擊和施加的負(fù)載。由于這些“非線性動(dòng)力學(xué)”已集成到模擬中，因此顯式動(dòng)力學(xué)是模擬高度瞬態(tài)物理現(xiàn)象的首選。
有些側(cè)面碰撞是指車(chē)輛側(cè)向撞上路邊的堅(jiān)硬物體，如樹(shù)木或電線桿。這通常是由于駕駛員失去控制、超速、誤判拐角或在濕滑路面上打滑造成的。
abaqus導(dǎo)彈高速撞擊鋼筋混凝土板 ￥20
abaqus導(dǎo)彈高速撞擊鋼筋混凝土板,
Johnson–Holmquist damage model (JH-2)本構(gòu)模型的使用
采用SPH算法模擬彈丸高速撞擊裝甲
采用SPH算法模擬彈丸高速撞擊裝甲
SPH算法是一種沒(méi)有網(wǎng)格的拉格朗日數(shù)值計(jì)算方法，該算法使用一系列粒子將求解區(qū)域離散化。
建模部分過(guò)程
1、選擇SPH算法
2、建立幾何
3、填充材料
彈體高速撞擊擋風(fēng)玻璃的FEM-SPH仿真對(duì)比分析
彈體高速撞擊擋風(fēng)玻璃的FEM-SPH仿真對(duì)比分析
1選題意義：高速彈體侵徹的顯示動(dòng)力學(xué)仿真已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了透徹的研究，按照侵徹目標(biāo)體建模采用的算法可分為彈體侵徹FEM目標(biāo)體、彈體侵徹SPH目標(biāo)體。FEM算法由于計(jì)算效率高、邊界條件易于處理而得到廣泛應(yīng)用，采用SPH算法能夠更加準(zhǔn)確反映大變形問(wèn)題，如破碎、裂紋等物理想象而多被用于科學(xué)研究中。本文針對(duì)于此，分別采用FEM SPH算法建立了高速彈體沖擊擋風(fēng)玻璃的仿真建模，對(duì)比了兩種不同建模方法實(shí)現(xiàn)沖擊擋風(fēng)玻璃后損失形貌與實(shí)際形貌的準(zhǔn)確度，總結(jié)了FEM與SPH算法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后對(duì)此類侵徹問(wèn)題的發(fā)展趨勢(shì)做出了展望。
2有限元方法分析
2.1模型假設(shè)及建立
彈體高速沖擊擋風(fēng)玻璃的模型中，玻璃相對(duì)彈體可以看成無(wú)限大平面，外，模型假設(shè)彈體沖擊玻璃中心區(qū)域，所以可以建立四分之一模型，以減小計(jì)算量。彈體及玻璃平面模型較為簡(jiǎn)單，本文直接在ANSYS中進(jìn)行幾何模型的建立，建模采用APDL語(yǔ)言建模。
2.2區(qū)域網(wǎng)格劃分
高速沖擊問(wèn)題中，網(wǎng)格劃分精度影響最終計(jì)算結(jié)果。因此對(duì)玻璃平面劃分區(qū)域后，按照區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)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(wǎng)格劃分密一點(diǎn)，對(duì)四分之一玻璃邊界區(qū)域網(wǎng)格控制同樣需要精密一點(diǎn)，避免邊界應(yīng)力集中，在遠(yuǎn)離彈體直接接觸部分采用六面體稀疏網(wǎng)格，模型網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖1所示。
圖1 模型網(wǎng)格劃分
2.3其他前處理
網(wǎng)格劃分完成后，進(jìn)行其他在ANSYS中較為容易的前處理設(shè)置，如初始速度，求解時(shí)間，能量控制，輸入接觸力等，對(duì)于接觸設(shè)置，邊界條件設(shè)置等其他較為復(fù)雜的可以在LSPP中完成。（個(gè)人認(rèn)為L(zhǎng)SPP中對(duì)接觸，邊界條件的設(shè)置較為簡(jiǎn)單）。
展開(kāi) 8.1LS-DYNA顯式動(dòng)力學(xué)相關(guān)案例——高速彈體撞擊混凝土靶板 ￥50
學(xué)習(xí)到高速彈體撞擊混凝土靶板的案例，進(jìn)程還比較順利
K文件和相關(guān)的ANSYS的file在下面提供，歡迎一起討論學(xué)習(xí)
高速撞擊—FEM+SPH耦合
1000m/s的撞擊速度，計(jì)算結(jié)果如圖，精確結(jié)果還需要對(duì)材料模型參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)定。這種方法可避免FEM中使用侵蝕算法設(shè)置失效準(zhǔn)則帶來(lái)的麻煩。 感興趣的可以在咸魚(yú)搜索：用戶名play(驀***士)，提供相關(guān)的k文件
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
泰勒桿高速撞擊剛性混凝土墻
投稿.docx
泰勒桿作為一種簡(jiǎn)單的測(cè)試金屬或高聚合物材料在高速沖擊下的性質(zhì)的方法。本文通過(guò)LS-DYNA模擬泰勒桿撞擊混凝土墻的過(guò)程，一方面研究泰勒桿撞擊墻的過(guò)程，另一方面熟悉軟件的應(yīng)用。
采用拉格朗日算法二維對(duì)稱模型。
圓柱形泰勒桿直徑10mm，長(zhǎng)度70mm，材料為銅，初速865m/s
計(jì)算結(jié)束時(shí)間為500us，二進(jìn)制時(shí)間歷程文件輸出間隔1us
模型圖
Elapsed time 4 seconds( 0 hours 0 min. 4 sec.) for 1057 cycles
簡(jiǎn)單的運(yùn)算后，耗時(shí)4s，運(yùn)行1057循環(huán)。
Pressure圖如下圖所示
Misc圖internal energy
后記：簡(jiǎn)單的對(duì)泰勒桿以高速（>800m/s）撞擊剛性混凝土靶用LS-DYNA進(jìn)行了數(shù)值模擬，由于時(shí)間有限，原本考慮對(duì)混凝土靶進(jìn)行沖擊模擬，未能成功建立混凝土靶體模型（主要是對(duì)于本構(gòu)模型的選取有疑慮，且相關(guān)參數(shù)難以選擇。故最終使用剛性靶模擬混凝土靶。歡迎各位批評(píng)指正。
展開(kāi) LS-DYNA模擬波音767撞擊核電站
運(yùn)用LS-DYNA,可以進(jìn)行飛機(jī)高速撞擊核電站的先進(jìn)數(shù)值模擬。采用耦合方法（飛射物-靶體相互作用分析方法）并綜合考慮飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)、載荷分布及材料特性等。根據(jù)文獻(xiàn)資料查找的波音767飛機(jī)尺寸數(shù)據(jù)，利用三維軟件進(jìn)行了飛機(jī)模型的建立，建立的飛機(jī)模型如下：
飛機(jī)全機(jī)網(wǎng)格尺寸
對(duì)蒙皮進(jìn)行殼單元網(wǎng)格劃分，對(duì)其內(nèi)部桁架，框架等結(jié)構(gòu)進(jìn)行梁?jiǎn)卧W(wǎng)格劃分：
網(wǎng)格分別如下所示：
蒙皮殼單元網(wǎng)格劃分
蒙皮梁?jiǎn)卧W(wǎng)格劃分
根據(jù)查找的文獻(xiàn)及官網(wǎng)資料，考慮到飛機(jī)自重以及油箱，機(jī)上荷載分布等給飛機(jī)模型布置好軸向質(zhì)量，其分布如下圖所示，在高速撞擊分析中，質(zhì)量分布是十分關(guān)鍵的：
模型檢查：在LS-DYNA中，檢查梁?jiǎn)卧蜌卧慕孛鎸傩允欠裾_賦予，并直接添加或修改接觸，材料，初速度等關(guān)鍵字。
展開(kāi) 結(jié)構(gòu)場(chǎng)顯示動(dòng)力學(xué)實(shí)例(一)--鐵塊高速撞擊易拉罐 ￥8
基于Ansys workbench-lsdyna模塊，地面和鐵塊采用結(jié)構(gòu)鋼材質(zhì)并設(shè)置為剛體，易拉罐設(shè)置為鋁，柔性面體。
網(wǎng)格控制：
應(yīng)力云圖：
總體位移：
通過(guò)fem-sph方法模擬高速撞擊中碎片云的產(chǎn)生過(guò)程 ￥15
通過(guò)有限元網(wǎng)格與sph粒子耦合的方法模擬超高速碰撞，變形較小的位置選擇網(wǎng)格，變形較大部位選擇sph粒子。
Python | 預(yù)制破片戰(zhàn)斗部的破片快速排布建模
__biz=MzA5NjU3MjU0OA==&mid=2652752768&idx=1&sn=25732ab31f20aLS-DYNA | 楔形掏槽爆破
LS-DYNA | 炸藥淺埋土壤爆炸
水流沖擊相關(guān)
LS-DYNA | 水箱晃動(dòng)及流固耦合注意事項(xiàng)
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LS-DYNA | 打水漂
LS-DYNA | 連綿不斷的無(wú)限水射流
碰撞侵徹
LS-DYNA | 貨車(chē)撞擊橋墩
LS-DYNA | 汽車(chē)碰撞
LS-DYNA | 整車(chē)碰撞模擬事故發(fā)生
LS-DYNA | 小球跌落
LS-DYNA | 一堆小塊跌落
LS-DYNA | 裂紋的模擬效果
AUTODYN | Whipple結(jié)構(gòu)超高速撞擊
LS-DYNA | 彈丸對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬
LS-DYNA | 彈丸侵徹隨機(jī)混凝土層
代碼相關(guān)
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展開(kāi) 基于反應(yīng)力場(chǎng)的超高速碰撞分子動(dòng)力學(xué)模擬
納米粒子小球超高速撞擊具有氧化層的金屬表面
【專業(yè)知識(shí)】噴砂、噴丸、拋丸，繞口令一樣的工藝，你知道多少？
2.噴砂
噴砂是利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化基體表面的過(guò)程，即采用壓縮空氣為動(dòng)力，以形成高速噴射束將噴料（銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂）高速噴射到需要處理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發(fā)生變化。
它也是一種機(jī)械清理方法，但并噴砂不是噴丸，噴砂用的是砂粒如石英砂，噴丸用的是金屬?gòu)椡琛Ｔ诂F(xiàn)有的工件表面處理方法中，清理效果最佳的還數(shù)噴砂清理。噴砂適用于工件表面要求較高的清理。
我們來(lái)看一個(gè)噴砂處理的視頻吧！處理能力非常強(qiáng)！
噴砂還分為兩類：
一類是干噴砂，一類是濕噴砂。
1、干式噴砂在噴砂的時(shí)候是可以不用砂與水進(jìn)行混合就可以進(jìn)行噴砂。
2、濕式噴砂在噴砂的時(shí)候必須要把砂和水進(jìn)行混合才能進(jìn)行噴砂操作。
噴砂后的鋁件
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)和工業(yè)衛(wèi)生的重視，由于噴砂過(guò)程有大量粉塵產(chǎn)生不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，還及易導(dǎo)致操作者的職業(yè)病(矽肺)，已大量將噴丸來(lái)代替噴砂。
3.拋丸
拋丸是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪把小鋼丸或者小鐵丸拋擲出去高速撞擊零件表面，故可以除去零件表面的氧化層。同時(shí)鋼丸或鐵丸高速撞擊零件表面，造成零件表面的晶格扭曲變形，使表面硬度增高，是對(duì)零件表面進(jìn)行清理的一種方法，拋丸常用來(lái)鑄件表面的清理或者對(duì)零件表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。
我們來(lái)看一個(gè)拋丸機(jī)的工作視頻吧！
展開(kāi) 