沖擊響應(yīng)的案例
沖擊響應(yīng)譜計(jì)算
NTS.LAB沖擊響應(yīng)譜功能：
沖擊響應(yīng)譜根據(jù)響應(yīng)峰值取法的不同可以分為三類：
1)初始響應(yīng)譜，簡稱“主譜”； 它是取沖擊作用時(shí)間內(nèi)的相應(yīng)峰值求得的沖擊響應(yīng)譜。
2)剩余響應(yīng)譜，簡稱“余譜”； 它是取沖擊激勵(lì)結(jié)束后的相應(yīng)峰值做出的沖擊響應(yīng)譜。
3)最大響應(yīng)譜，即主譜及余譜的包絡(luò)譜。
根據(jù)所用的響應(yīng)參數(shù)不同可以分為以下幾類：
1)絕對加速度譜
2)等效加速度譜(也稱相對加速度譜)
3)絕對速度譜
4)等效速度譜(也稱相對速度譜)
5)絕對位移譜
6)相對位移譜
一般常用最大絕對加速度譜和最大相對位移譜，前者多用于規(guī)范沖擊環(huán)境，后者多用于考核沖擊強(qiáng)度及設(shè)計(jì)減震裝置。而速度譜則多用于艦船沖擊，對艦船來說沖擊速度與損傷趨勢的相關(guān)性最強(qiáng)。
1.什么是沖擊響應(yīng)譜
沖擊響應(yīng)譜(Shock Response Spectrum, SRS)，又稱“沖擊譜”，用于描述一系列單自由度質(zhì)量阻尼系統(tǒng)受沖擊時(shí)各單自由度系統(tǒng)的響應(yīng)最大值與單自由度系統(tǒng)的固有頻率的關(guān)系。一般來說，沖擊響應(yīng)譜是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)對給定瞬態(tài)輸入的峰值響應(yīng)與該動(dòng)態(tài)系統(tǒng)固有頻率之間的函數(shù)關(guān)系圖。下圖所示為一系列單自由度“彈簧-質(zhì)量-阻尼”系統(tǒng)，這些單自由系統(tǒng)具有公共的基礎(chǔ)(基座)。當(dāng)其公共基礎(chǔ)受到沖擊激勵(lì)時(shí)，在笛卡爾坐標(biāo)系下各單自由度質(zhì)量阻尼系統(tǒng)產(chǎn)生的響應(yīng)峰值與其對應(yīng)固有頻率繪制成坐標(biāo)曲線，即為沖擊響應(yīng)譜。
SRS計(jì)算示意圖
計(jì)算沖擊響應(yīng)譜步驟：
A.測試公共基礎(chǔ)的輸入激勵(lì)，用于計(jì)算沖擊響應(yīng)譜的能量輸入。
B.建立一系列單自由度彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)，分別將激勵(lì)作用在該系統(tǒng)，求解系統(tǒng)的響應(yīng)，其解的形式可為位移、速度、加速度響應(yīng)。
展開 漢航NTS.LAB沖擊響應(yīng)譜測量和分析
沖擊響應(yīng)譜用瞬態(tài)沖擊引起的響應(yīng)大小衡量沖擊的破壞作用，可用于比較不同沖擊的嚴(yán)酷程度，且其計(jì)算不包含時(shí)域信息，從中得不到任何時(shí)域信號的相關(guān)信息，故一個(gè)沖擊響應(yīng)譜可能對應(yīng)著多個(gè)沖擊加速度信號，即不同的沖擊加速度信號可能具有相同的沖擊響應(yīng)峰值，意味著不同的沖擊加速度信號可能對系統(tǒng)造成相同的破壞損傷效果，進(jìn)而從頻域上更具有代表性。
NTS.LAB 沖擊響應(yīng)譜分析模塊，提供瞬態(tài)沖擊數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)置、沖擊響應(yīng)譜計(jì)算整個(gè)試驗(yàn)流程，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)結(jié)構(gòu)受到沖擊時(shí)的響應(yīng)，工程師可以以此設(shè)計(jì)振動(dòng)試驗(yàn)來復(fù)現(xiàn)產(chǎn)品經(jīng)歷的瞬態(tài)沖擊激勵(lì)，以確保它們能夠在沖擊中正常運(yùn)作。
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展開 基于HyperWorks的航炮吊艙加速度沖擊 瞬態(tài)響應(yīng)分析
當(dāng)載機(jī)著陸時(shí)，航炮吊艙不僅承受豎直向下半正弦波沖擊脈沖作用，還要承受向心預(yù)緊力的作用，這是航炮吊艙主要受力工況。GJB150.18[1]沖擊試驗(yàn)要求對航空產(chǎn)品進(jìn)行加速度沖擊分析，由于沖擊環(huán)境條件非常復(fù)雜，導(dǎo)致應(yīng)用有限元法對加速度沖擊響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算是一個(gè)難于解決的問題。本文首先應(yīng)用Altair 公司的前處理軟件HyperMesh對結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后應(yīng)用通用數(shù)值分析軟件RADIOSS對航炮吊艙進(jìn)行直接法加速度沖擊響應(yīng)分析，對該產(chǎn)品在加速度沖擊及向心預(yù)緊力共同作用下的剛度及強(qiáng)度的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行分析，得到了結(jié)構(gòu)上任意點(diǎn)處應(yīng)力與變形的時(shí)間歷程曲線，縮短了產(chǎn)品研發(fā)的周期，對產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)以及沖擊試驗(yàn)的進(jìn)行具有積極的指導(dǎo)作用。
展開 簡述沖擊響應(yīng)譜分析
響應(yīng)譜分析可用于估計(jì)特定加速度記錄激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的峰值響應(yīng)（包括位移和應(yīng)力），該法是一種近似方法，適于基于設(shè)計(jì)研究。響應(yīng)譜分析過程基于模態(tài)分析，因此模態(tài)分析提取的有效階數(shù)必須足以反映系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特征。
由于各個(gè)振型在總的地震效應(yīng)中的貢獻(xiàn)總是以自振周期最長的基本振型（或稱第一振型）為最大，高階振型的貢獻(xiàn)隨著階數(shù)的增高而迅速減小。因此，即使結(jié)構(gòu)體系由大量質(zhì)點(diǎn)組成，常常也只需要將前幾個(gè)振型的地震作用效應(yīng)進(jìn)行組合，就可以得到精確度較高的近似解，從而大大減小了計(jì)算工作量,
響應(yīng)譜分析過程計(jì)算量遠(yuǎn)低于基于直接積分的動(dòng)力學(xué)分析過程，但是譜分析過程只能對體系在特定譜曲線作用下峰值響應(yīng)進(jìn)行估計(jì)，多用于近似估計(jì)結(jié)構(gòu)在隨機(jī)荷載及隨時(shí)間變化荷載（如地震荷載、風(fēng)荷載、海洋波浪荷載、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推力荷載）作用下的動(dòng)力響應(yīng)。
當(dāng)結(jié)構(gòu)受到單向激勵(lì)作用的情況：ABAQUS程序進(jìn)行響應(yīng)譜分析時(shí)先計(jì)算出各階模態(tài)響應(yīng)及其參與系數(shù)，然后在各階模態(tài)響應(yīng)的基礎(chǔ)上，采用不同的組合方法進(jìn)行疊加，得到結(jié)構(gòu)總體響應(yīng)。
當(dāng)結(jié)構(gòu)受到三個(gè)方向激勵(lì)作用的情況：ABAQUS程序進(jìn)行響應(yīng)譜分析時(shí)，先計(jì)算單個(gè)方向各階模態(tài)響應(yīng)分量，組合各階模態(tài)響應(yīng)得到單方向響應(yīng)，然后對三個(gè)方向激勵(lì)的響應(yīng)進(jìn)行組合，得到總響應(yīng)。
定義譜曲線時(shí)，需要足夠數(shù)量的插值點(diǎn)才能定義一個(gè)能夠反映實(shí)際響應(yīng)譜特征的譜曲線。ABAQUS中通常采用兩種方式定義譜曲線。一種方式就是直接在*SPECTRUM命令行數(shù)據(jù)塊中輸入譜曲線插值點(diǎn)數(shù)據(jù)；另一種則利用*SPECTRUM命令中INPUT選項(xiàng)，調(diào)用用戶譜曲線數(shù)據(jù)文件。
響應(yīng)譜分析基本過程大致可以分為如下四個(gè)部分：
1．建立模型；
2．模態(tài)分析；
3．譜分析；
4．觀察結(jié)果。
簡述沖擊響應(yīng)譜分析.pdf
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2006年會(huì)---三跨縮比護(hù)欄系統(tǒng)沖擊動(dòng)力響應(yīng)的有限元分析
三跨縮比護(hù)欄系統(tǒng)沖擊動(dòng)力響應(yīng)的有限元分析
a1.JPG
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LS-DYNA在緩沖材料對沖擊響應(yīng)的過程分析
④施加載荷與約束：
設(shè)置鋼球初速度為5 m/s ，方向垂直指向緩沖體，模擬產(chǎn)品跌落的沖擊載荷。模型重力加速度9.8 m/s2，方向指向地面，緩沖體下表面施加固定約束，設(shè)定仿真分析時(shí)間為100 ms。
⑤輸出設(shè)置：
通過database設(shè)置輸出控制，輸出單元、節(jié)點(diǎn)結(jié)果，同時(shí)輸出接觸力的時(shí)間歷程結(jié)果。
3、計(jì)算結(jié)果
計(jì)算過程中，最小步長為10e-8，結(jié)果如下圖所示。代表了沖擊緩沖的過程響應(yīng)，能量曲線，總能量恒定，鋼球動(dòng)能在沖擊過程能量減少，并轉(zhuǎn)化為泡沫的內(nèi)能。代表沖擊力的變化過程，顯示了最大沖擊載荷及減緩歷程。
本項(xiàng)目以泡沫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)， 利用MAT5模型將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)引入LS-DYNA軟件，應(yīng)用于泡沫緩沖系統(tǒng)的跌落沖擊過程仿真分析，驗(yàn)證了該方法的可行性，為非線性緩沖系統(tǒng)的有限元分析提供了參考價(jià)值。
展開 爆炸沖擊波與破片作用下車輛底部結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng)數(shù)值仿真
爆炸沖擊波與破片作用下車輛底部結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng)數(shù)值仿真
劉粟濤1，周云波1，張 明1，孫曉旺1，葉龍學(xué)2
(1.南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 南京 210094；2.中國艦船研究設(shè)計(jì)中心， 武漢 430064)
摘要：針對爆炸沖擊波與高速破片對車輛的聯(lián)合毀傷問題，采用光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)算法模擬榴彈在土壤中爆炸產(chǎn)生爆炸沖擊波與破片聯(lián)合作用下車輛底部結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。進(jìn)行爆炸沖擊鋼板試驗(yàn)，分別采用傳統(tǒng)的任意拉格朗日歐拉算法和SPH算法分析在爆炸沖擊下鋼板的動(dòng)能、內(nèi)能和破壞形態(tài)，并驗(yàn)證SPH算法的可行性；采用SPH算法對榴彈在車輛底部爆炸進(jìn)行數(shù)值仿真，分析榴彈形成自然破片的過程、破片速度分布以及車輛底部防護(hù)結(jié)構(gòu)的沖擊響應(yīng)。仿真結(jié)果表明，淺埋榴彈爆炸產(chǎn)生的沖擊波先于破片作用于車底結(jié)構(gòu)， 沖擊波作用效果為結(jié)構(gòu)大變形，破片作用效果為結(jié)構(gòu)局部破壞，并且SPH算法可應(yīng)用于爆炸沖擊波與破片聯(lián)合作用下車底結(jié)構(gòu)響應(yīng)的研究，為車輛防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：試驗(yàn)臺(tái)架；車輛底部結(jié)構(gòu)；SPH算法；自然破片；數(shù)值仿真
1 引言
軍用地面車輛在戰(zhàn)場上面臨各式各樣的威脅，如埋雷、簡易爆炸 裝置(IED)和其他動(dòng)能彈的威脅[1]。這些威脅通常攜帶裝在金屬外殼中的烈性炸藥。當(dāng)炸藥爆炸時(shí)，產(chǎn)生的高壓使金屬外殼膨脹破碎，并形成自然破片以非常高的速度傳播，最終產(chǎn)生的沖擊波和高速自然破片撞擊軍用車輛，對車輛及乘員造成損傷。
整車實(shí)爆試驗(yàn)是驗(yàn)證車輛防護(hù)性能最直接有效的方法，但由于其危險(xiǎn)性大、試驗(yàn)成本高、試驗(yàn)周期長、不可重復(fù)等原因，在進(jìn)行車輛防護(hù)性能評估時(shí)，通常采用有限元仿真技術(shù)結(jié)合試驗(yàn)的方法，預(yù)測軍用車輛在各式威脅下車輛的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和車內(nèi)乘員的損傷情況，并為后續(xù)車輛防護(hù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)[2]。
展開 《艦船現(xiàn)代沖擊理論及應(yīng)用》
【版次印次】 1 【ISBN書號】 7030158369
【開 本】 16開 【裝 幀】 精裝
【頁 數(shù)】 254
內(nèi)容提要
本書系統(tǒng)介紹水下非接觸爆炸沖擊環(huán)境下，艦船及設(shè)備沖擊響應(yīng)特性仿真分析理論與實(shí)踐。全書共分10章，包括緒論、沖擊輸入的時(shí)域和頻域表示、沖擊響應(yīng)特性分析、譜跌和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法的主模態(tài)理論、多剛體一彈性體的子結(jié)構(gòu)建模方法、抗沖擊設(shè)計(jì)的有限元縮聚建模、GAP單元在非線性建模中的應(yīng)用、沖擊脈沖和沖擊譜的數(shù)據(jù)分析方法、沖擊試驗(yàn)機(jī)和沖擊脈沖的確定、艦船水下爆炸沖擊等。本書的顯著特點(diǎn)是：在空間上，將水、船體結(jié)構(gòu)、艦載設(shè)備等綜合在一起，船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和設(shè)備響應(yīng)計(jì)算直接放在沖擊環(huán)境之中；在時(shí)間上，考慮了爆炸沖擊過程和船體彈塑性變形過程的連續(xù)性；在理論方法上，綜合了理論、試驗(yàn)和數(shù)值方法，但以數(shù)值方法為主。本書內(nèi)容全面，取材新穎，注重方法，實(shí)用性強(qiáng)。除系統(tǒng)敘述艦船及設(shè)備沖擊響應(yīng)特性仿真的相關(guān)基本概念、基本方法外，作者還注意結(jié)合親身實(shí)踐體會(huì)介紹應(yīng)用實(shí)例和國內(nèi)外的有關(guān)最新研究成果。
本書可直接指導(dǎo)艦船及設(shè)備沖擊響應(yīng)特性分析和防護(hù)設(shè)計(jì)，還可作為高等院校船舶工程、輪機(jī)工程等專業(yè)以及航空航天、地震、爆炸等領(lǐng)域里的高年級學(xué)生和研究生的教學(xué)用書，對廣大從事爆炸沖擊動(dòng)力學(xué)分析、研究、應(yīng)用和開發(fā)的科研人員也有較大的參考價(jià)值。
第1章緒論
第2章 沖擊輸人的時(shí)域和頻域表示
第3章 沖擊響應(yīng)特性分析
第4章 譜跌和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法的主模態(tài)理論
第5章 多剛體-彈性體的子結(jié)構(gòu)建模方法
第6章 抗沖擊設(shè)計(jì)的有限元縮聚建模
第7章 GAP單元在非線性建模中的應(yīng)用
第8章 沖擊脈沖和沖擊譜的數(shù)據(jù)分析方法
第9章 沖擊試驗(yàn)機(jī)和沖擊脈沖的確定
第10章 艦船水下爆炸沖擊
附錄 恒等式的證明
展開 振動(dòng)控制試驗(yàn)
圖7 某部件葉片的共振疲勞試驗(yàn)
5.4 經(jīng)典沖擊
進(jìn)行沖擊試驗(yàn)是為了考核產(chǎn)品抵抗瞬間沖擊的能力，確保被測產(chǎn)品在物理上和功能上能夠承受在搬運(yùn)、運(yùn)輸和工作環(huán)境中遇到的瞬態(tài)沖擊。可用于沖擊試驗(yàn)?zāi)M的工況包括：功能性沖擊、運(yùn)輸?shù)洹⑴鲎参ｋU(xiǎn)試驗(yàn)、彈射器發(fā)射/降落等試驗(yàn)工況。通常在振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)上運(yùn)行的經(jīng)典沖擊包括半正弦、鋸齒波、方波和梯形波。
圖8 半正弦波控制
5.5沖擊響應(yīng)譜
圖9 沖擊響應(yīng)譜控制
沖擊響應(yīng)譜是指一系列單自由度質(zhì)量阻尼系統(tǒng)，當(dāng)其公共基礎(chǔ)受到沖擊激勵(lì)時(shí)各單自由度系統(tǒng)產(chǎn)生的響應(yīng)峰值作為單自由度系統(tǒng)固有頻率的函數(shù)繪出的曲線。簡單來說就是在笛卡爾坐標(biāo)系下以單自由度系統(tǒng)的固有頻率為橫坐標(biāo)，以其響應(yīng)峰值為縱坐標(biāo)畫成的曲線，SRS可以量化來自無數(shù)不同事件的瞬態(tài)振動(dòng)：如地震、爆炸、導(dǎo)彈發(fā)射等沖擊環(huán)境。
在基于SRS的沖擊控制過程中，一個(gè)典型的步驟是沖擊響應(yīng)擬合，進(jìn)行小波分解以產(chǎn)生符合振動(dòng)臺(tái)限值的等效時(shí)間歷程輸入。
5.6 混合模式
在某些情況下，振動(dòng)環(huán)境的特征是來自往復(fù)或旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)(例如，轉(zhuǎn)子葉片，螺旋槳，活塞，槍炮)的準(zhǔn)周期激勵(lì)。當(dāng)這種形式的激勵(lì)占主導(dǎo)地位時(shí)，混合模式振動(dòng)是最佳匹配。混合模式振動(dòng)的特征是寬帶隨機(jī)振動(dòng)與高量級窄帶隨機(jī)振動(dòng)或正弦振動(dòng)的疊加。
寬帶隨機(jī)+正弦：模擬如發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)環(huán)境，可以同時(shí)具有正弦周期激勵(lì)和隨機(jī)激勵(lì)。
展開 新品速遞|漢航發(fā)布小型振動(dòng)控制儀H18
圖7 某部件葉片的共振疲勞試驗(yàn)
經(jīng)典沖擊
進(jìn)行沖擊試驗(yàn)是為了考核產(chǎn)品抵抗瞬間沖擊的能力，確保被測產(chǎn)品在物理上和功能上能夠承受在搬運(yùn)、運(yùn)輸和工作環(huán)境中遇到的瞬態(tài)沖擊。可用于沖擊試驗(yàn)?zāi)M的工況包括：功能性沖擊、運(yùn)輸?shù)洹⑴鲎参ｋU(xiǎn)試驗(yàn)、彈射器發(fā)射/降落等試驗(yàn)工況。通常在振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)上運(yùn)行的經(jīng)典沖擊包括半正弦、鋸齒波、方波和梯形波。
圖8 半正弦波控制
沖擊響應(yīng)譜
沖擊響應(yīng)譜是指一系列單自由度質(zhì)量阻尼系統(tǒng)，當(dāng)其公共基礎(chǔ)受到沖擊激勵(lì)時(shí)各單自由度系統(tǒng)產(chǎn)生的響應(yīng)峰值作為單自由度系統(tǒng)固有頻率的函數(shù)繪出的曲線。簡單來說就是在笛卡爾坐標(biāo)系下以單自由度系統(tǒng)的固有頻率為橫坐標(biāo)，以其響應(yīng)峰值為縱坐標(biāo)畫成的曲線，SRS可以量化來自無數(shù)不同事件的瞬態(tài)振動(dòng)：如地震、爆炸、導(dǎo)彈發(fā)射等沖擊環(huán)境。
在基于SRS的沖擊控制過程中，一個(gè)典型的步驟是沖擊響應(yīng)擬合，進(jìn)行小波分解以產(chǎn)生符合振動(dòng)臺(tái)限值的等效時(shí)間歷程輸入。
展開 沖擊載荷作用下的機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)
利用LS-DYNA進(jìn)行的
沖擊載荷作用下的機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
哪位高手能給各例子看看啊
【EDF開源CAE 】應(yīng)用Code_Aster模擬核電閥門在熱沖擊下的熱力學(xué)響應(yīng)
閥門細(xì)部剖面示意圖
實(shí)驗(yàn)中對閥門施加的熱沖擊如下：在閥門處于高溫?zé)崞胶鉅顟B(tài)下（285℃）時(shí)注入冷水（60℃），靜置數(shù)小時(shí)至其達(dá)到低溫下的熱平衡狀態(tài)；再注入熱水（285℃），靜置數(shù)小時(shí)使其達(dá)到高溫下的熱平衡狀態(tài)，如此進(jìn)行14次溫度的交替變化。閥門中設(shè)置有37個(gè)熱電偶，用于測量閥門各處的溫度。閥帽處法蘭的12個(gè)螺栓同樣設(shè)置有熱電偶和應(yīng)變儀，用于獲取螺栓溫度與緊固力隨時(shí)間的變化。
對此實(shí)驗(yàn)的模擬包括流體力學(xué)、熱力學(xué)和力學(xué)三部分。流體力學(xué)部分在code_saturne上完成，本文討論的熱力學(xué)和力學(xué)部分在Code_Aster上完成。我們利用試件的對稱性，在建模中僅模擬了結(jié)構(gòu)的1/2；對于熱沖擊，忽略多次熱沖擊所造成的累積殘余變形，僅關(guān)注試件在一個(gè)285℃ – 60℃ – 285℃溫度交替變化作用下的熱力學(xué)響應(yīng)。熱力學(xué)模擬所得到的溫度變化結(jié)果作為外力條件用于力學(xué)計(jì)算中，從而得到閥門中不同構(gòu)件的應(yīng)力與變形情況。
03
熱力學(xué)分析部分
熱量的傳遞包括傳導(dǎo)、對流和輻射三種基本形式，本案例中僅涉及前兩者。在2015年進(jìn)行的第一次數(shù)值模擬中，我們假定各部件緊密貼合，不考慮管道中流體流動(dòng)性所造成的對流傳熱，熱量在閥門內(nèi)部完全通過接觸傳導(dǎo)方式傳遞；在第二次數(shù)值模擬中，增加了“閥體與閥籠之間的間隙中熱量以對流方式傳遞”的邊界條件。
經(jīng)模擬，對于閥門中的絕熱構(gòu)件，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果匹配度良好；對于螺栓，第二次的模擬結(jié)果改善了第一次模擬中溫度變化較試驗(yàn)結(jié)果有所延遲的問題（圖3）。閥門上部的溫度較試驗(yàn)結(jié)果高約30~40℃（圖4），這可能是模型相對簡單，未充分考慮其他形式的傳熱方式導(dǎo)致的。
圖 3.
展開 層合板低速沖擊仿真
關(guān)鍵詞：ABAQUS VUMAT，低速沖擊，接觸力，失效，層合板
復(fù)合材料無論是從仿真角度還是從試驗(yàn)角度，都是個(gè)金字塔式的研究。Step by step，環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。
最近遇到很多學(xué)生都在做復(fù)合材料低速沖擊失效的分析。而在做沖擊分析之前，還得把材料的各個(gè)方向的靜強(qiáng)度、模量分析好，或者通過試驗(yàn)得到準(zhǔn)確的參數(shù)。
這樣拉伸、壓縮、剪切，不同方向都來一遍，工作量還是很大的。拿到這些基本參數(shù)后，才能開展沖擊仿真。
沖擊仿真，無論是想把失效形式、失效分布模擬出來，還是把接觸力響應(yīng)曲線模擬出來，都很有難度。這是由接觸問題本身的復(fù)雜性以及試驗(yàn)的分散性決定的。并且，顯示動(dòng)力學(xué)求解速度慢，計(jì)算耗時(shí)長，仿真結(jié)果影響因素多。
因此，想把各個(gè)參數(shù)或者邊界條件都摸清楚，讓仿真能夠復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)，需要足夠的耐心，足夠的時(shí)間，和一臺(tái)配置還不錯(cuò)的計(jì)算機(jī)。
本文我們結(jié)合一個(gè)論文的算例，采用ABAQUS VUMAT 給出低速沖擊下的層合板失效分析結(jié)果。
模型與參數(shù)
鋪層：16層，單層厚度0.1325mm。[0/±22.5/±45/±77.5/90]s。
層合板尺寸：150mm×100mm。
沖頭：2.077kg，R=8mm。
編輯
跳轉(zhuǎn)
材料是碳纖維復(fù)合材料，參數(shù)如下：
邊界條件與載荷
沖擊能量：11J，換算成沖擊速度是3.2546m/s。
約束：實(shí)際試驗(yàn)中，板子被放在一個(gè)鏤空的工裝上，125mm×75mm。因此仿真中，約束125mm×75mm之外的底部節(jié)點(diǎn)的厚度方向位移。
圖來源：譚建設(shè).復(fù)合材料層合板低速沖擊響應(yīng)的試驗(yàn)研究與仿真分析[D].上海交通大學(xué),2014.
展開 一個(gè)水下炸藥爆炸沖擊下船舶結(jié)構(gòu)的響應(yīng)計(jì)算CAE算例 ￥5.2
本算例為計(jì)算水下炸藥爆炸沖擊下船舶結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析，即計(jì)算沖擊作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變及加速度等。其中炸藥的位置、炸藥的當(dāng)量均可自行設(shè)定。
本算例的CAE分析操作步驟為：先建立船舶模型、施加材料屬性，然后建立船舶的流固耦合邊界，劃分網(wǎng)格等。最后（也是本算例的難點(diǎn)）在CAE輸出.inp文件中寫入炸藥參數(shù)。
“付費(fèi)”中的附件為一個(gè)完整的計(jì)算水下炸藥爆炸沖擊作用下船舶結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析算例（.inp文件），讀入到ABAQUS中即可運(yùn)行。
港科大等《Composites Part B》：熱塑性復(fù)合材料低速沖擊響應(yīng)分析研究
盡管如此，由于其易碎的性質(zhì)，當(dāng)受到低速沖擊(LVI)作用時(shí)，很容易分層。低速沖擊損傷會(huì)顯著降低復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性和剩余機(jī)械性能，可導(dǎo)致層壓板的各種損壞，如基體開裂、脫粘、分層和纖維斷裂/失效。因此，在設(shè)計(jì)和制造這種結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮纖維增強(qiáng)塑料的面外響應(yīng)。關(guān)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制造，通常使用各種纖維/織物，如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等，樹脂又分為熱固性或熱塑性。
碳纖維由于其優(yōu)異的面內(nèi)機(jī)械性能，如高剛度和強(qiáng)度，已被普遍用于制造航空航天結(jié)構(gòu)。然而，由于碳纖維的低韌性，它們在低速沖擊中表現(xiàn)出脆性行為，顯著降低了碳纖維復(fù)合材料的剩余壓縮性能，并威脅結(jié)構(gòu)的完整性。為了緩解這一問題，通常將采用與玻璃纖維等其他纖維混合，這可以增加柔韌性，從而提高沖擊性能。此外，還可以降低成本。
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目前文獻(xiàn)中關(guān)于低速沖擊的研究大多數(shù)都是針對熱固性復(fù)合材料。熱固性樹脂在中高固化溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)異的面內(nèi)機(jī)械性能，但它們的抗沖擊性能很差。熱塑性復(fù)合材料是未來的整體發(fā)展趨勢，還可以回收利用，與熱固性復(fù)合材料層壓板相比，熱塑性復(fù)合材料層壓板具有良好的損傷容限和抗沖擊性能。
然而，由于傳統(tǒng)熱塑性樹脂(如PEEK聚醚醚酮)常溫下呈現(xiàn)固態(tài)，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，不能使用真空輔助樹脂浸漬(VARI)工藝，因?yàn)檫@些樹脂需要達(dá)到高溫才能流動(dòng)，因此只能通過使用昂貴的設(shè)備和高加工溫度來實(shí)現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料的制造。為了解決這個(gè)問題，Arkema公司最近推出了一種新型丙烯酸甲基丙烯酸甲酯熱塑性樹脂Elium，它在室溫下是液態(tài)的，可用于VARI工藝，以提高生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)力和制造成本。
目前，針對在室溫下制造的熱塑性復(fù)合材料層壓板的低速沖擊行為研究甚少。
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