防護結構的案例
桿式射流對充液防護結構的毀傷機理及影響因素數值仿真研究
摘 要：本文以聚能戰斗部對充液防護結構的毀傷為研究背景，運用ANSYS/LS_dyna分析了藥型罩壁厚和材料對充液防護結構毀傷效能的影響。結果表明：藥型罩壁厚在0.04Dk~0.06Dk之間形成的桿流對充液防護結構具有較優的侵徹性能，δ<0.04Dk，桿流成型結構較差，在水中的動能抗衰減性能較低，δ>0.06Dk，桿流初始動能低，穿透水層后的剩余能量小，無法形成較大的后效；藥型罩可采用純鐵、紫銅和鉭3種材料，其中純鐵桿流的侵徹能力最高，鉭射流的水中動能抗衰減性能最好，紫銅射流具有較好的綜合性能。
1.前言
多層裝甲與充液艙組合模式是現代常用的防護結構，常規的水下爆破戰斗部很難對其造成致命性的打擊。為了高效打擊水面目標，遂采用聚能戰斗部技術。現目前針對聚能戰斗部水下作用效應的研究較少，本文主要考慮藥型罩結構和材質對聚能射流毀傷充液防護結構的影響。
以半球型聚能戰斗部為設計依據，在戰斗部裝藥結構不變的條件下，通過數值計算的方法研究了不同壁厚、不同罩材的藥型罩對桿射流成型效果及桿流對充液防護結構毀傷效果的影響，得到了有利于侵徹多層充液防護結構的藥型罩壁厚范圍和材料。
2 桿流侵徹充液防護結構數值計算模型
2.1 半球形聚能戰斗部結構設計
為了研究桿式射流對充液結構的毀傷機理，文中設計了一種半球形聚能裝藥戰斗部，結構如圖 1所示。該戰斗部主裝藥采用B炸藥，裝藥直徑Dk和裝藥高度H均為5cm；藥型罩采用等壁厚的半球形結構，外球面半徑為R，內球面半徑為r，壁厚δ為內外球面半徑之差，即δ=R-r，材料為紫銅；起爆點位于主裝藥尾部中心位置處。
圖 1 桿式射流聚能戰斗部結構
2.2充液防護結構設計
本文所研究的充液防護結構為金屬板和水介質組成的多層復合結構，充液防護結構的具體結構如圖 2所示。
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[ 摘 要 ] 本文以聚能戰斗部對充液防護結構的毀傷為研究背景，運用Ansys LS-dyna分析了藥型罩壁厚和材料對充液防護結構毀傷效能的影響。結果表明：藥型罩壁厚在0.04Dk~0.06Dk之間形成的桿流對充液防護結構具有較優的侵徹性能，δ<0.04Dk，桿流成型結構較差，在水中的動能抗衰減性能較低，δ>0.06Dk，桿流初始動能低，穿透水層后的剩余能量小，無法形成較大的后效；藥型罩可采用純鐵、紫銅和鉭3種材料，其中純鐵桿流的侵徹能力最高，鉭射流的水中動能抗衰減性能最好，紫銅射流具有較好的綜合性能。
1 背景
多層裝甲與充液艙組合模式是現代常用的防護結構，常規的水下爆破戰斗部很難對其造成致命性的打擊。為了高效打擊水面目標，遂采用聚能戰斗部技術。現目前針對聚能戰斗部水下作用效應的研究較少，本文主要考慮藥型罩結構和材質對聚能射流毀傷充液防護結構的影響。以半球型聚能戰斗部為設計依據，在戰斗部裝藥結構不變的條件下，通過數值計算的方法研究了不同壁厚、不同罩材的藥型罩對桿射流成型效果及桿流對充液防護結構毀傷效果的影響，得到了有利于侵徹多層充液防護結構的藥型罩壁厚范圍和材料。
2 桿流侵徹充液防護結構數值計算模型
2.1數值計算模型
為了研究桿式射流對充液結構的毀傷機理，文中設計了一種半球形聚能裝藥戰斗部，結構如圖 1所示。
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以半球型聚能戰斗部為設計依據，在戰斗部裝藥結構不變的條件下，通過數值計算的方法研究了不同壁厚、不同罩材的藥型罩對桿射流成型效果及桿流對充液防護結構毀傷效果的影響，得到了有利于侵徹多層充液防護結構的藥型罩壁厚范圍和材料。
2 桿流侵徹充液防護結構數值計算模型
2.1數值計算模型
為了研究桿式射流對充液結構的毀傷機理，文中設計了一種半球形聚能裝藥戰斗部，結構如圖 1所示。該戰斗部主裝藥采用B炸藥，裝藥直徑Dk和裝藥高度H均為5cm；藥型罩采用等壁厚的半球形結構，外球面半徑為R，內球面半徑為r，壁厚δ為內外球面半徑之差，即δ=R-r，材料為紫銅；起爆點位于主裝藥尾部中心位置處。
圖 1 桿式射流聚能戰斗部結構
本文所研究的充液防護結構為金屬板和水介質組成的多層復合結構，充液防護結構的具體結構如圖 2所示。由圖可知，該結構主要由液艙前、后壁面、后效靶、水和空氣組成，其中液艙內的水介質厚度為30cm，前壁面和后壁面厚度均為0.4cm，后效靶由3塊厚度均為1cm的等間距間隔鋼板組成，后壁面與后效靶之間為空氣介質。液艙壁面和后效靶均采用45鋼。
圖 2 充液防護結構示意圖
運用Ansys LS-dyna有限元分析軟件建立了聚能戰斗部對充液防護結構侵徹的二維數值計算模型，如圖 3所示，該數值計算模型主要包含了聚能戰斗部、空氣和充液防護結構，計算中聚能戰斗部的侵徹炸高保持1倍裝藥直徑不變。
展開 載貨汽車側防護欄橫桿結構優化
載貨汽車側防護欄橫桿結構優化.doc
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1 建模及優化
1.1 側防護欄橫桿建模
側防護欄一般由2根橫桿、2根豎桿以及2個安裝支架組成，其兩兩之間通常為螺栓連接或者焊接連接，如圖1所示。本文主要關注橫桿的優化與碰撞問題，因此在有限元模型中只需要建立橫桿模型，其余部分采用固定連接即可。橫桿通常由鋼板輥壓成型，其截面多為C型、U型、W型，本文采用的橫桿原始模型為C型。
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商用車側防護欄橫桿結構優化
商用車側防護欄主要作用：
（1）對車輛進行防護，避免油箱、水箱、儲氣罐等重要部件受外力碰撞等的影響下對車輛及人員造成傷害；
（2）防止其他車輛在碰撞作用下轉入車底，對車輛和人員造成二次傷害。
因此，側防護欄的強度對車輛至關重要。本文主要對側防護欄橫桿進行優化，以期達到增加強度的目的。
總所周知，Hyperworks在結構優化及輕量化設計方面比較強大，本文將借助Hyperworks對現有C型橫桿進行Topography形貌優化。
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展開 海洋工程結構與船舶的腐蝕防護——現狀與趨勢
如果沒有有效的腐蝕防護措施, 海洋工程設施在幾年內就會因腐蝕而嚴重破壞。因此, 認識海洋腐蝕防護的重要性, 并大力發展海洋工程設施專用防腐材料, 推進海洋工程設施的全壽命周期維護, 具有極其重要的經濟價值和社會意義。然而, 我國海洋工程的防腐措施薄弱, 亟需加強腐蝕保護。
3海洋腐蝕防護技術的研究進展與發展趨勢
海洋工程構筑物大致分為: 海岸工程 ( 鋼結構、鋼筋混凝土) 、近海工程 ( 海洋平臺、鉆井、采油、儲運) 、深海工程 (海洋平臺、鉆井、采油、儲運) 、海水淡化、艦船 ( 船體、壓載艙、水線以上) , 簡稱為船舶與海洋工程結構。船舶與海洋工程結構的主要失效形式包括: 均勻腐蝕、點蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、腐蝕/磨損、海生物 (宏生物) 污損、微生物腐蝕、H2S與CO2腐蝕等等。控制船舶和海洋工程結構失效的主要措施包括: 涂料 (涂層) 、耐腐蝕材料、表面處理與改性、電化學保護 ( 犧牲陽極、外加電流陰極保護) 、緩蝕劑、結構健康監測與檢測、安全評價與可靠性分析及壽命評估。
展開 剪切增稠/蜂窩夾芯防護結構仿真模擬（STF） ￥200
[圖片]
技術鄰周報Q10：Abaqus/尺寸/isight/彈塑性/Ansys/溫度場/CFD/試驗/LS-DYNA...
10、桿式射流對充液防護結構的毀傷機理及影響因素數值仿真研究
作者：
陳興
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1813377
本文以聚能戰斗部對艦船充液防護結構的毀傷為研究背景，運用ANSYS/LS_dyna分析了藥型罩壁厚和材料對充液防護結構毀傷效能的影響。結果表明：藥型罩壁厚在0.04Dk~0.06Dk之間形成的桿流對充液防護結構具有較優的侵徹性能，δ<0.04Dk，桿流成型結構較差，在水中的動能抗衰減性能較低，δ>0.06Dk，桿流初始動能低，穿透水層后的剩余能量小，無法形成較大的后效；藥型罩可采用純鐵、紫銅和鉭3種材料，其中純鐵桿流的侵徹能力最高，鉭射流的水中動能抗衰減性能最好，紫銅射流具有較好的綜合性能。
11、彈體高速撞擊擋風玻璃的FEM-SPH仿真對比分析
作者：
豐_6487
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1813525
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。
展開 2025大賽優秀作品 | GFRP柔性防車撞護板沖擊試驗與仿真應用研究
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</figure><p class="ql-align-center">圖2 防護結構沖擊壓潰最大變形對比</p><p>作者所在機構希望通過仿真工具在有限時間內研究新型組合式交通護欄的防撞性能，同時評估不同種類、構造的防護結構優劣。通過建立既滿足精度又兼顧效率的詳細模擬方法，模擬GFRP防撞護板在車輛沖擊下的性能變化。虛擬仿真結果必須與物理試驗結果吻合，從而讓仿真技術為防護結構的性能評價與選型上節約時間和設計成本。
展開 基于HyperStudy行人與車輛碰撞腿部傷害分析
為了降低行人腿部所受的傷害通常在車輛前端增加防護結構吸收行人腿部的碰撞能量，來減輕行人腿部所受傷害。腿部防護結構的材料、厚度及相對與小腿模型的碰撞位置關系均對行人小腿傷害產生影響。因此本文利用HyperStudy軟件對影響小腿傷害值的關鍵參數進行DOE實驗設計，通過分析找出主要影響參數進而進行設計改進。
2 Study模型建立
本文首先利用Altair公司HyperMesh軟件進行行人與車輛有限元仿真模型搭建，如圖1所示。建模時僅考慮前端結構對小腿碰撞的影響，基本網格尺寸控制在5mm×5mm[3]。
將搭建好的有限元模型導出.K文件格式并利用LS-DYNA求解器進行計算。因此在HyperStudy中需要配置LS-DYNA求解器執行腳本，并設置求解器輸入相關要求，包括存儲路徑、CPU個數設置、運算內存設置。
2.1 設計變量定義
腿部防護結構通常由前橫梁吸能泡沫和安裝在發動機底部護板上方的塑料支撐件組成，吸能泡沫壓縮剛度及支撐件的X向剛度的設計尤為重要。另外小腿碰撞模型與車輛前端第一接觸時刻，小腿底部離地面間隙也會對小腿傷害產生一定影響。如圖2所示，黃色部分為小腿沖擊模塊、綠色部分為緩沖塊泡沫、藍色部分為下支撐件。
因此考慮以上因素，選取DOE設計變量為小腿底部離地面間隙H、吸能泡沫密度RO、發動機底部支撐件厚度T。設計變量及其水平見表1所示。
2.2 響應定義
本次實驗分析的目的就是為了降低行人小腿傷害值，系統的輸出（響應）是行人小腿傷害值即脛骨加速度(X-ACC)、膝部彎曲角(BENDING)、膝部剪切位移(SHEARING)。
展開 電動客車高壓線束設計
插件耐振動和沖擊；帶有自鎖和防誤插結構；插拔壽命≥500次，對于充電插頭額定負載和空載連接壽命≥5000次；并滿足部件表面溫度、插拔力以及防車輛碾壓等要求[8]。
目前，高壓插接件與線纜連接后件往往通過用灌膠、塑封等手段加工成整體部件，所以插接件的功率選配需要考慮線束的整體性能，可參考廠商提供的電纜長時工作和過載特性曲線（見圖2和圖3），其推薦連續電流應大于用電器的額定電流，用電器峰值電流和持續時間則處在推薦的瞬時電流和工作時間范圍以內。以電機變頻器插接件為例，查表推薦采用AmphenolRT360系列中的8mm規格插件，其40℃時的額定電流200A，大于部件額定電流130.21A；其持續工作60s可承受的瞬時電流為600A，大于用電器峰值電流372.25A。用同樣方法選配各高壓線束規格，并注意線纜屏蔽。
2.3防護結構的選配設計
為防止線束摩擦，以及與銳邊物體、熱表面物體的接觸，線束應有防護結構，常見措施有：
1）波紋管。線纜外部套裝閉口式波紋管具有耐磨、阻燃、耐熱特點，國標規定波紋管耐溫在-40~150℃，常見材質有PA（尼龍）和PP（聚丙烯），分別在阻燃、耐磨性和抗彎曲疲勞性方面各有優勢，波紋管顏色為橙色，采用橡膠護套塑封或PVC膠帶纏繞與線纜固定密封。
2）護管。對于在狹小空間或特殊部位布置的線纜，常增加專用的護管、護板等部件進行遮擋與保護。
3）膠帶。膠帶在線束上應用較廣，常用于保護、捆扎、絕緣、阻燃、標記等作用，高壓線纜多采用耐磨性和阻燃性較好的PVC膠帶，耐溫為80℃。4）防護接頭。對于連接部件內部的線束，線纜外部還應增設電纜防水接頭、防折彎電纜接頭等結構。
2.4安裝控制
1）高壓線纜過銳邊或過孔時應設計保護結構，布置時應避開熱源或與之保持足夠的距離。
展開 
LS-DYNA在動力電池機械濫用上的多物理場仿真
從研究尺度上看，電池碰撞安全研究包括了電池組份材料、電池單體、電池模組與防護結構以及電池包等各個層次。電池碰撞安全研究的的主要目標有：（1）理解機械載荷下電池單體的變形與失效特征以及與內短路觸發的關聯性，最終建立單體、模塊或電池包的損傷判據和損傷容限；（2）建立兼顧計算精度與計算效率的有限元仿真模型，指導電池包防護結構設計。從研究方法上看，需要對電池進行常規結構仿真分析和多物理場仿真分析。
△動力電池研究尺度
△常規結構仿真分析
△多物理場仿真分析
作為ANSYS中國高級服務商，優飛迪對動力電池仿真分析工具及其整體解決方案有著豐富的經驗和獨特的見解。動力電池的疲勞分析可以采用ANSYS nCode，強度與剛度及振動分析可以采用ANSYS Mechanical和LS-DYNA，跌落、沖擊、擠壓、針刺、多物理場分析可以采用LS-dyna。作為優飛迪科技的高級仿真工程師，下面小優將針對動力電池的多物理場仿真分析進行分享。
采用LS-dyna進行多物理場仿真分析需要使用LS-DYNA電阻加熱求解器和EM電磁求解器以及Randles等效電路模型。
△EM/熱/機械多物理場耦合
使用電阻加熱求解器的前提假設是未考慮渦流效應、無磁效應或任何其他靜電效應、沒有接觸的導體不會發生相互作用，其主要目的是研究電流通過導體產生的熱量，并觀察其對溫度的影響。特殊應用包括電阻點焊（RSW）和電池建模（在正常充電條件下和放炮期間）。當兩個導體相互接觸時，會產生短路，電流應在兩部分之間流動。這時，需要使用EM求解器檢測導體之間發生的潛在接觸。EM導體接觸搜索獨立于機械和熱的接觸。
△EM導體接觸搜索
使用等效分布電路（Randles電路）模擬電極中的電化學。
展開 ABAQUS各向異性彈塑性PUCK損傷VUMAT ￥5999
該子程序專用于預測纖維增強復合材料（如碳纖維、玻璃纖維層合板）的漸進失效行為，適用于航空航天結構（機翼蒙皮、整流罩）、新能源汽車電池包防護結構、風電葉片等領域的強度分析與失效預測。其優勢在于精確模擬從初始彈性響應、塑性變形到最終斷裂的全過程，尤其擅長處理沖擊載荷、復雜應力狀態下的損傷演化問題。
彈靶高速碰撞碎片云團形成SPH模擬
隨著我國空間探索計劃的飛速發展，空間飛行器對空間碎片的防護問題顯得越來越緊迫。防護方案的設計依據是彈丸超高速碰撞薄板所形成的碎片云團的動力特性。為了達到理想的防護效果，需要對彈丸超高速碰撞薄板所形成的碎片云團的特性進行細致而全面的了解。雖然目前已根據二級輕氣炮實驗得到了碰撞速度為5～7 km／s的一些經驗數據，但對碎片云團特性的全面了解還不深入，特別是對于10 km／s左右的碰撞速度條件，實驗室還難以達到，因此只能用數值模擬技術對防護結構的防護性能進行預測性研究。由于彈丸超高速碰撞薄板形成碎片云團的過程是一個大變形過程，當采用常規有限
元方法處理時，局部可能出現計算網格扭曲造成的計算結果嚴重失真，并且網格重構與細化將大量消耗計算資源，使得計算分析等工作難以進行。采用粒子方法可以避免高維拉氏網格方法中的網格纏繞和扭曲等問題，因而特別適合于計算有大變形存在的高速碰撞問題。
光滑粒子流體動力學(Smoothed Particle Hydrodynamics，簡記為SPH)方法的基本思想是將整個流場的物質離散為一系列具有質量、速度和能量的“粒子”，然后通過一個稱為“核函數”的積分進行“核函數估值”，從而求得流場中不同位置在不同時刻的各種動力學量。這是一種純拉氏的粒子方法，本質上不需要使用網格，且邏輯簡單。自從L．D．Libersky等將材料強度效應引入SPH方法，成功地開展了高速碰撞數值模擬的計算之后，G．R．Johnson等、J．Campbell等先后在侵徹貫穿方面的數值計算取得了有意義的結果。A．N．Parshikov等基于黎曼解的思想，提出用黎曼解來描述粒子之間的相互作用，在改善界面計算精度的方面取得了一定的效果。
將用改進的SPH方法數值計算三維軸對稱坐標下的彈丸超高速碰撞薄板的問題，給出碎片云形成的過程。
展開 《ANSYS在土木工程中的應用》
4.5.5 掛車120荷載條件下連續剛構橋三維仿真分析
4.5.6 計算結果分析
4.5.7 小結
第5章 ANSYS在房屋建筑工程中的應用
5.1房屋建筑結構概述
5.1.1 房屋建筑結構體系
5.1.2 房屋建筑結構的力學計算方法
5.1.3 國內外房屋建筑結構計算與設計軟件
5.2 網架屋頂結構的受力分析
5.2.1 體育館鋼網架屋蓋構造設計
5.2.2 建模與網格劃分
5.2.3 鋼網架屋蓋結構受力分析
5.2.4 計算結果分析
5.2.5 小結
5.3 框架結構的三維仿真分析
5.3.1 辦公樓框架結構的構造設計
5.3.2 框架結構三維仿真分析建模和網格劃分
5.3.3 自重荷載條件下框架結構三維仿真分析
5.3.4 人群荷載條件下框架結構三維仿真分析
5.3.5 計算結果分析
5.3.6 小結
第6章 ANSYS在邊坡工程中的應用
6.1 邊坡的防護概述
6.1.1 邊坡防護設計中坡度的確定
6.1.2 邊坡的防護形式
6.1.3 邊坡防護中水的處理
6.2 高速公路邊坡修建過程的仿真分析
6.2.1 高速公路邊坡防護結構的構造設計
6.2.2 建模與網格劃分
6.2.3 加載與初始地應力場模擬
6.2.4 上臺邊坡開挖模擬分析
6.2.5 下臺邊坡開挖模擬分析
6.2.6 計算結果分析
6.2.7 小結
6.3 鐵路加錨索高邊坡的修建過程仿真分析
6.3.1 鐵路加錨索高邊坡防護結構的構造設計
6.3.2 建模與網格劃分
6.3.3 加載與初始地應力場模擬
6.3.4 上臺邊坡開挖模擬分析
6.3.5 下臺邊坡開挖模擬分析
6.3.6 計算結果分析
6.3.7 小結
第7章 ANSYS在基礎工程中的應用
7.1 基礎工程概述
7.1.1 基礎的分類形式
7.1.2 基礎的力學分析模型
7.2 橋梁全樁基礎的三維仿真分析
7.2.1 橋梁全樁基礎的構造設計
7.2.2
展開 