超高速?gòu)楏w
關(guān)注創(chuàng)建者：一葉孤舟 創(chuàng)建時(shí)間：2022-01-14
超高速?gòu)楏w的視頻教程
Hypermesh聯(lián)合LS-DYNA模擬超高速彈體對(duì)圓柱狀巖石侵徹動(dòng)態(tài)破壞形態(tài)
本案例采用顯示動(dòng)力分析有限元分析軟件 LS-DYNA，選取合適的網(wǎng)格尺寸和模型參數(shù)，建立彈體和花崗巖靶體的計(jì)算模型，采用 Lagrange 算法、花崗巖采用HJC模型，經(jīng)過不斷調(diào)試參數(shù)，獲得比較接近實(shí)驗(yàn)的一組參數(shù)用于模擬，模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照如下
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Comsol超彈體背景磁場(chǎng)變形耦合仿真
1. 模型建模設(shè)置 2. 背景磁場(chǎng)、永磁磁性顆粒設(shè)置 3. 磁場(chǎng)無電流、固體力學(xué)物理場(chǎng)設(shè)置 4. 變形幾何和動(dòng)網(wǎng)格磁力耦合方法及比較 5. 不同磁場(chǎng)強(qiáng)度變形大小仿真 6. 后處理背景磁場(chǎng)、位移的提取及分析
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超高速?gòu)楏w的實(shí)例教程
本案例采用顯示動(dòng)力分析有限元分析軟件 LS-DYNA，選取合適的網(wǎng)格尺寸和模型參數(shù)，建立彈體和花崗巖靶體的計(jì)算模型，采用 Lagrange 算法、花崗巖采用HJC模型，經(jīng)過不斷調(diào)試參數(shù)，獲得比較接近實(shí)驗(yàn)的一組參數(shù)用于模擬，模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照如下
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動(dòng)力學(xué)的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
超彈體仿真材料處理與本構(gòu)擬合
1、橡膠超彈體材料處理
分析橡膠類仿真計(jì)算一般需要選擇超彈體材料模型，超彈體材料模型假設(shè)材料是各向同性的、等溫和彈性的，完全或接近不可壓縮，是真實(shí)橡膠行為的理想化。
對(duì)于橡膠超彈體進(jìn)行模擬仿真應(yīng)該首要進(jìn)行材料曲線的擬合工作，主流CAE仿真軟件都提供了曲線擬合工具，可以幫助把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成各種超彈模型能使用的應(yīng)變能量密度函數(shù)系數(shù)。對(duì)于超彈體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)種類可以選擇圖1中所示的多種或者至少一種，一般認(rèn)為能夠提供的數(shù)據(jù)種類越多，擬合的曲線越能表現(xiàn)真實(shí)橡膠特性，但對(duì)于以壓縮為主的仿真計(jì)算項(xiàng)目，建議試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)該包括單軸壓縮或等雙軸拉伸。
圖1
應(yīng)該注意的是用于擬合曲線的測(cè)試的數(shù)據(jù)（除體積測(cè)試數(shù)據(jù)）需要工程應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，體積測(cè)試數(shù)據(jù)需要真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)。這與金屬非線性計(jì)算中塑性曲線擬合中收集數(shù)據(jù)方式不同，一般金屬塑性曲線需要工程應(yīng)力-應(yīng)變轉(zhuǎn)換為真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變。對(duì)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要調(diào)整滯回和應(yīng)力軟化行為，采用穩(wěn)定的曲線（應(yīng)該偏移至零應(yīng)力和零應(yīng)變）用來進(jìn)行曲線擬合，如圖2所示。
圖2
2、橡膠超彈體材料本構(gòu)擬合
超彈體材料本構(gòu)模型很多，如圖3所示。
圖3
同時(shí)同種本構(gòu)模型又有不同的項(xiàng)數(shù)，例如常用的Mooney Rivlin 模型就有分為N=2，3，5和9項(xiàng)模型，可看作是多項(xiàng)式形式的特殊情形。
2項(xiàng)Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=1的多項(xiàng)式形式，是最常用的模式之一。
3項(xiàng)Mooney Rivlin模型與N=2且 的多項(xiàng)式形式類似。
5項(xiàng)Mooney Rivlin模型相當(dāng)于N=2多項(xiàng)式形式。
展開 1.準(zhǔn)二維巖體爆破裂紋的模擬
2.柱狀藥包在無限水域中爆炸動(dòng)態(tài)響應(yīng)模擬
3.巖體同時(shí)起爆與微差爆破動(dòng)態(tài)響應(yīng)模擬比較
4.含裂隙巖體爆破裂紋及擴(kuò)展及損傷模擬
5.準(zhǔn)二維巖體單孔爆破裂紋模擬1
6.準(zhǔn)二維巖體單孔爆破裂紋的模擬2
7.二維平面條件球狀異型藥包爆破漏斗成型模擬
8.FEM-SPH耦合算法模擬高位突水對(duì)露天臺(tái)階的影響
9.超高速?gòu)楏w對(duì)圓柱狀巖石侵徹動(dòng)態(tài)破壞形態(tài)模擬
10.霍普金森桿（SHPB）動(dòng)態(tài)巴西劈裂的模擬
11.霍普金森桿（SHPB）動(dòng)態(tài)沖擊壓縮巖石混凝土剪切力學(xué)行為模擬
12.球狀藥包在無限水域中爆炸動(dòng)態(tài)響應(yīng)模擬
計(jì)算模型及工況
本輪計(jì)算開展高速?gòu)楏w多層靶板目標(biāo)典型侵徹過程仿真研究，并針對(duì)高速戰(zhàn)斗部侵徹硬目標(biāo)引信的響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行分析。待開展的工況包括：
工況1：發(fā)射速度850m/s，目標(biāo)為鋼制靶體，厚度分別為10mm，16mm，8mm，8mm的921A船用鋼板，層間距依次為3m、2m、2m；
工況2：發(fā)射速度及靶體厚度和材質(zhì)條件與工況1類似，但層間距調(diào)整為1.5m、1m、1m；
工況3：發(fā)射速度850m/s，典型混凝土層式目標(biāo)，層間距1.5m，第一層厚度為300mm，其他三層厚度為180mm，配筋率不小于0.3%，混凝土強(qiáng)度不低于40MPa；
工況4：條件與工況3相同，層間距調(diào)整為3.5m。
本報(bào)告的內(nèi)容組織形式亦按照以上工況順序進(jìn)行。在進(jìn)入顯式非線性數(shù)值模擬前，首先進(jìn)行了彈引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，考察了彈引系統(tǒng)的基本振動(dòng)特性；隨后分別對(duì)四組工況進(jìn)行了仿真分析，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了處理和討論。
2. 彈引系統(tǒng)模態(tài)分析
以侵徹模型中搭建的主要基于六面體-三棱柱混合單元的彈體四分之一模型為基礎(chǔ)，搭建了全彈結(jié)構(gòu)模態(tài)分析模型，如圖1所示：
圖1 全彈結(jié)構(gòu)軸視圖
圖2給出了其內(nèi)部的剖面結(jié)構(gòu)。注意到模型中移除了彈體內(nèi)部前端的填充物結(jié)構(gòu)。根據(jù)此前的分析經(jīng)驗(yàn)，如果簡(jiǎn)單的將填充物處理為六面體單元實(shí)體結(jié)構(gòu)并與彈體結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接耦合，會(huì)向結(jié)構(gòu)中引入真實(shí)世界中不存在的軸向、抗彎及抗扭剛度，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果失真，帶來大量誤差。類似的處理方式還包括測(cè)試體前端的傳爆結(jié)構(gòu)，亦在模型中進(jìn)行了移除并被替換為均勻分布的集中質(zhì)量單元。相關(guān)內(nèi)容在3.2節(jié)工具誤差分析中有詳細(xì)討論。
圖2 全彈結(jié)構(gòu)剖視圖 X-O-Z平面
模型共包括六面體-三棱柱混合單元143808個(gè)。彈體主要結(jié)構(gòu)為鋼，測(cè)試體結(jié)構(gòu)有兩種材料選型方案，分別為鋼和鋁合金。
展開 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?gòu)楏w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?gòu)楏w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語言建模。
2.2區(qū)域網(wǎng)格劃分
高速沖擊問題中，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 
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超高速?gòu)楏w的最新內(nèi)容
超高速永磁同步電機(jī)（PMSM）具有轉(zhuǎn)速高、徑向力波階數(shù)低等特點(diǎn)，但定子易共振引發(fā)較大噪聲。以1臺(tái)超高速PMSM為例，依據(jù)電機(jī)實(shí)際尺寸
<p>利用AUTODYN計(jì)算鋁球?qū)︿X板的超高速碰撞問題，經(jīng)過該案例的講解，能夠掌握如下知識(shí)點(diǎn)：</p><p>（1）AUTODYN中如何創(chuàng)建超高速SPH模型；</p><p>（2）SPH方法如何設(shè)置材料層裂失效參數(shù)；</p><p>（3）超高速碰撞碎片云形成模擬；</p><div contenteditable="false" width="100%">
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01 背景
空間碎片，是指人類空間活動(dòng)的產(chǎn)物。包括完成任務(wù)的火箭箭體和衛(wèi)星本體、火箭的噴射物、在執(zhí)行航天任務(wù)過程中的拋棄物、空間物體之間的碰撞產(chǎn)生的碎塊等，是空間環(huán)境的主要污染源。自從1957年蘇聯(lián)人造衛(wèi)星發(fā)射以來，美國(guó)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)NORAD監(jiān)測(cè)和編目了大約20000個(gè)左右直徑大于10cm的空間碎片。現(xiàn)在，大約還有7500個(gè)碎片處于地球軌道中，主要在低地球軌道中
利用AUTODYN計(jì)算鋁球?qū)Ψ涓C夾層板的超高速碰撞問題，經(jīng)過該案例的講解，能夠掌握如下知識(shí)點(diǎn)：
（1）外部有限元模型如何導(dǎo)入AUTODYN中；
（2）外部有限元模型導(dǎo)入后，如何賦予材料參數(shù)和修改；
（3）SPH方法如何設(shè)置材料失效參數(shù)；
（4）如何實(shí)現(xiàn)FEM-SPH耦合算法；
（5）如何提高SPH的計(jì)算速度，如何抑制/激活part；
圖1. 數(shù)值計(jì)算模型
電驅(qū)橋丨從超高速純電動(dòng)汽車到48伏高功率電驅(qū)橋
1.準(zhǔn)二維巖體爆破裂紋的模擬
2.柱狀藥包在無限水域中爆炸動(dòng)態(tài)響應(yīng)模擬
3.巖體同時(shí)起爆與微差爆破動(dòng)態(tài)響應(yīng)模擬比較
4.含裂隙巖體爆破裂紋及擴(kuò)展及損傷模擬
5.準(zhǔn)二維巖體單孔爆破裂紋模擬1
6.準(zhǔn)二維巖體單孔爆破裂紋的模擬2
7.二維平面條件球狀異型藥包爆破漏斗成型模擬
8.FEM-SPH耦合算法模擬高位突水對(duì)露天臺(tái)階的影響
9.超高速?gòu)楏w對(duì)圓柱狀巖石侵徹動(dòng)態(tài)破壞形態(tài)模擬
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本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動(dòng)力學(xué)的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
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付穌昇
仿真 xiu專欄作者
本文主要依據(jù)個(gè)人之前學(xué)習(xí)和工作積累進(jìn)行橡膠類超彈體材料本構(gòu)模型在CAE仿真計(jì)算的技術(shù)簡(jiǎn)要整理，由于非此類科學(xué)技術(shù)計(jì)算專業(yè)工程人員，唯恐出錯(cuò)以致誤導(dǎo)，誠(chéng)懇大家辨別學(xué)習(xí)，但還是愿意以此種方式進(jìn)行編寫分享以能給那些曾經(jīng)如我一樣沒人指導(dǎo)和參與培訓(xùn)學(xué)習(xí)的朋友
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