高速沖擊仿真的案例
剛性小球高速沖擊陶瓷高腳杯仿真
1問題的提出
眾所周知，沖擊速度影響被沖擊物體破壞的程度。但其實被沖擊物體的表面造型也影響著沖擊的破壞程度。為探究物體表面造型對沖擊破壞程度的影響，本文選擇具有對稱結(jié)構(gòu)的高腳杯進行仿真分析，高腳杯的內(nèi)外杯壁厚度及造型均不相同，當物體以一定速度沖擊杯壁時，杯壁本身可以形成對比分析。本文采用ANSYS LSDYNA進行了剛性小球高速、低速沖擊陶瓷高腳杯仿真，對比探討了沖擊速度對破壞程度的影響。
2有限元分析
（1）NX 10.0進行高腳杯的幾何建模
由于高腳杯的曲面造型較為復(fù)雜，同時杯底與杯口設(shè)有倒角，因此幾何模型用專業(yè)建模軟件建立，本文采用NX 10.0建立的高腳杯幾何模型，其幾何設(shè)定的幾何參數(shù)來自市場常用的高腳杯數(shù)據(jù)如圖2-1所示，高腳杯渲染圖如圖2-2所示。
圖2-1高腳杯建模圖
圖2-2高腳杯渲染圖
（2）WB進行剛性球及沖擊距離的設(shè)定
高腳杯的幾何模型在NX 10.0建立完成后，將模型導(dǎo)出成文本文件保存后在WB中打開，用DM進行剛性球的建立與沖擊距離的設(shè)定，這里分開建模的好處是便于沖擊距離的設(shè)定與后期小球直徑與沖擊距離的修改調(diào)整，不必來回切換建模軟件。剛性球的半徑設(shè)為9mm，沖擊距離設(shè)為0.1m。整個沖擊系統(tǒng)建模如圖2-3所示。
圖2-3沖擊系統(tǒng)模型
（3）ANSYS APDL進行部分前處理
在WB中完成沖擊系統(tǒng)的建模后，同樣將文件保存為文本格式導(dǎo)入到ANSYS APDL中進行前處理。選擇ANSYS LSDYNA仿真環(huán)境，首先設(shè)定單元為顯示3D Solid164單元，再設(shè)定小球為剛體材料，高腳杯任意選擇一種彈性材料（高腳杯是陶瓷材料，用UE編輯器直接修改關(guān)鍵字為*MAT_110）后進行網(wǎng)格劃分設(shè)定，適當試錯調(diào)試網(wǎng)格大小后的網(wǎng)格劃分如圖2-4所示。
展開 直播預(yù)告 | 如何在力學(xué)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(chǎn)品的功能要求選擇對應(yīng)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(shè)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(nèi)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(chǎn)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(guān)于多軸沖擊的內(nèi)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(xué)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(zé)高分子材料分析測試研究工作，在高分子材料力學(xué)、熱學(xué)、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(xué)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(shù)培訓(xùn)百余次，輸送內(nèi)部技術(shù)文章近30余篇。
展開 高速DIC技術(shù)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(xué)性能，是沖擊力學(xué)研究的熱點問題。高速三維數(shù)字圖像相關(guān)方法，是一種非接觸式的全場應(yīng)變測量方法。
DIC技術(shù)可在較高應(yīng)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(jié)構(gòu)的三維位移場及應(yīng)變場，分析材料或結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)受沖擊的力學(xué)響應(yīng)行為。但由于材料機械性能存在一些不確定性，難以準確預(yù)測具體的響應(yīng)數(shù)據(jù)。在相近材料或結(jié)構(gòu)上進行測試，力學(xué)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(yīng)變測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)果，可修正或更新模擬數(shù)據(jù)。
測試過程
XTDIC 高速全場應(yīng)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(yīng)變測量系統(tǒng)同時記錄平面板材料響應(yīng)。為了捕獲用于XTDIC軟件算法的圖像，通過預(yù)先在平面板材料進行隨機斑點圖案制作，在獲取高質(zhì)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(xué)響應(yīng)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(yīng)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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鋁板高速沖擊數(shù)值模擬 ￥3
鋁板高速沖擊數(shù)值模擬文件
技術(shù)鄰周報Q8：Abaqus/試驗仿真/LS-DYNA/天線仿真/APDL/結(jié)構(gòu)振動/Ansys/沖擊仿真
6、剛性小球高速沖擊陶瓷高腳杯仿真
作者：
鋮君之
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1808137
眾所周知，沖擊速度影響被沖擊物體破壞的程度。但其實被沖擊物體的表面造型也影響著沖擊的破壞程度。為探究物體表面造型對沖擊破壞程度的影響，本文選擇具有對稱結(jié)構(gòu)的高腳杯進行仿真分析，高腳杯的內(nèi)外杯壁厚度及造型均不相同，當物體以一定速度沖擊杯壁時，杯壁本身可以形成對比分析。本文采用ANSYS LSDYNA進行了剛性小球高速、低速沖擊陶瓷高腳杯仿真，對比探討了沖擊速度對破壞程度的影響。
7、iSolver案例分享：支架變形分析
作者：
餅干樹
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1808197
結(jié)構(gòu)靜力分析用于研究靜載荷作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。靜載荷可以是集中力、分布力、力矩、位移、溫度等，結(jié)構(gòu)在邊界條件及載荷作用下發(fā)生變形，產(chǎn)生位移、應(yīng)力、應(yīng)變等。
8、仿真應(yīng)用 | 一種更實用的應(yīng)力收斂判斷方法
作者：
安世亞太
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1808797
零部件的極限強度校核在設(shè)計研發(fā)過程中必不可少，如果零部件形狀較為復(fù)雜，可能沒有經(jīng)驗公式或者理論方法進行應(yīng)力的求解，那么無可替代要使用有限元方法進行強度校核，所以如何確定有限元應(yīng)力結(jié)果的收斂解是非常重要的。
展開 高速沖擊裂紋擴展
仿真背景：
裂紋，也就是失效設(shè)置，在不同工況下的參數(shù)設(shè)置不同有時候會有很多意想不到的效果。
工況簡介：
自己做的小案例，動畫是好久之前就截好的。
結(jié)果動畫：
abaqus高速彈丸沖擊鋼板（sph法） ￥20
此驗證問題測試了PC3D元件在高速彈丸撞擊下處理大變形和速率相關(guān)的彈塑性材料失敗的能力。使用SPH技術(shù)模擬其中心部分的實心板受到高速圓柱形剛性物體的沖擊。沖擊后，靠近板中心的部分首先發(fā)生大變形，然后破裂。最終，彈丸打孔了板。
該模型分析了高速彈丸和實心板之間的沖擊相互作用。實心板的尺寸為400 mm×400 mm×12 mm。使用102726 PC3D元素對板中心半徑為100 mm的圓形部分進行建模，并使用9312 C3D8R元素對板的其余部分進行建模。圓柱形剛性實心彈丸的長度和半徑分別為25 mm和8.4 mm。彈丸的初始速度設(shè)置為1000 m / s。用于該板的材料是楊氏模量MPa，泊松比0.3，密度噸/ mm 3的鋼。該板被建模為具有速率依賴性硬化的彈塑性材料。延性和剪切損傷是根據(jù)能量準則演變而來的。剛性彈丸與實心板之間的相互作用是通過摩擦系數(shù)為0.3的摩擦接觸來定義的。文件名：ver_prc_projectileimpact.inp
應(yīng)力傳遞至鋼板
應(yīng)力未傳遞至鋼板
兩者對比
展開 水下高速沖擊流固耦合 ￥50
學(xué)習(xí)到流固耦合這部分，今天反復(fù)錯了好幾次，一下午終于做出了水下沖擊的流固耦合反應(yīng)
水中彈丸高速沖擊時產(chǎn)生壓力，遇到靶板產(chǎn)生反射形成新的高壓力點。
下面是K文件和原始模型，需要的可以下載。
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，防止計算過程中因網(wǎng)格變形太大使得時間步太小導(dǎo)致計算終止，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，用于后處理觀察監(jiān)測點處的壓力變化。由于點火增長模型只支持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)分數(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中，當然也可以將其數(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 abaqus纖維復(fù)合材料層合板高速沖擊模型 ￥99
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</figure><div contenteditable="false" width="100%">
abaqus纖維復(fù)合材料高度沖擊模型，采用3dpuck子程序。
</div><div contenteditable="false" width="100%">
內(nèi)附inp模型，3D Puck子程序
</div><p><br></p>
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復(fù)合材料金屬夾層合板高速沖擊 FML ￥10
復(fù)合材料金屬夾層合板高速沖擊 FML
高速球軸承球／保持架碰撞模型與沖擊特性研究
針對航空發(fā)動機主軸率軸承的結(jié)構(gòu)特點、建立了高速球軸承率／傈特槊碰撞的力學(xué)模型．并時球與保持架的沖 擊特性進行了研究。結(jié)果表明，球觫持架沖擊戢荷受多種因素的影響，并體現(xiàn)為碰撞速度，沖擊栽荷與速度成正比：硅 撞彈性變形對于緩解沖擊具有重要作用
高速球軸承球／保持架碰撞模型與沖擊特性研究.pdf
復(fù)合材料大能量高速沖擊穿孔（未考慮應(yīng)變率）蔡吳準則 ￥25
復(fù)合材料大能量高速沖擊穿孔（未考慮應(yīng)變率）蔡吳準則
不同沖擊速度及沖擊方式對薄壁不銹鋼鋼管材料沖擊的影響仿真
不同沖擊速度及沖擊方式對薄壁不銹鋼鋼管材料沖擊的影響仿真
1仿真背景
眾所周知，基于各種動力學(xué)仿真軟件進行沖擊與跌落的仿真實驗一直備受重視。而對于薄壁鋼管材料的沖擊仿真實驗由于沖擊速度與沖擊方式不同，便會帶來差異化結(jié)果。因此，針對不同的工況，需要合理采取不同的沖擊方式設(shè)置，以期得到合理的結(jié)果。本文旨在建立恒定式沖擊速度、正弦式交變沖擊速度、三角波式沖擊速度、鋸齒波沖擊速度及矩形波沖擊速度5種不同沖擊速度及方式對鋼管的沖擊仿真模型，為沖擊仿真實驗提供理論參考。
2模型建立
薄壁鋼管的截面是矩形的對稱面，因此本文建立矩形薄壁鋼管的四分之一軸對稱模型，薄壁鋼管采用shell單元，不銹鋼材料選用各向同性材料本構(gòu)，設(shè)置沙漏能以控制整體的能量平衡設(shè)置。不銹鋼的四分之一模型在ANSYS/LSDYNA中建立，模型的前處理也在其中完成，在完成前處理后生成K文件，分別在LSPP中進行后處理及載荷曲線的設(shè)置。不銹管的四分之一模型如圖1所示。
圖1不銹管的四分之一模型設(shè)置
3沖擊速度的影響
在分析沖擊方式對不銹管變形的影響前，需要考慮沖擊速度對其影響。不同的沖擊速度勢必會導(dǎo)致的不同的變形。因此本文首先建立了三種不同的工況，沖擊速度分別為50m/s、100m/s、150m/s。從較低速度到一個較高速度的過渡來分析不銹管的變形情況。圖2給出了3種不同工況下沖擊完成后不銹管的變形情況。可以看出：沖擊速度小不銹管的變形小，沖擊速度的增大會導(dǎo)致變形增大，在大沖擊下不銹管的變形程度可以看成是小沖擊下變形的累積。因此可以得出沖擊速度是造成不銹管變形的主要原因，不同的沖擊速度大小可以看成是小沖擊速度的不斷累積對不銹管的破壞。
圖2不同工況下沖擊完成后不銹管的變形情況
4幾種不同的沖擊方式
沖擊方式的定義是通過定義不同的載荷曲線來實現(xiàn)的。
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