高速碰撞
關注創建者：darthliang 創建時間：2018-11-29
高速碰撞的視頻教程
workbench與Lsdyna聯合仿真CFRP層合板拉伸過程
ANSYS WORKBENCH是新一代的多物理場仿真平臺，而LS-DYNA是世界上最著名的通用顯式動力分析程序，尤其適合于仿真高速碰撞，爆炸和金屬成型等非線性動力沖擊問題。如何聯合二者進行CFRP laminated fibric進行瞬態動力學仿真呢？本文以一個CFRP laminated fibric 拉伸為例，來說明其操作方法。
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鋼筋混凝土立柱鉆孔爆破破壞過程數值模擬
采用粒子爆破法耦合有限元算法（PBM-FEM），通過粒子的高速運動碰撞模擬爆炸沖擊荷載和爆生氣體逸出炮孔的過程，揭示鋼筋混凝土立柱的鉆孔爆破破壞過程及其爆破破壞失效機理。附件包含：有限元建模APDL文件和計算K文件。
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高速碰撞的實例教程
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。
本帖只是拋磚引玉，還有許多改進工作需做，希望與同行交流！
展開 基于AUTODYN的超高速碰撞數值模擬 ￥135
<p>利用AUTODYN計算鋁球對鋁板的超高速碰撞問題，經過該案例的講解，能夠掌握如下知識點：</p><p>（1）AUTODYN中如何創建超高速SPH模型；</p><p>（2）SPH方法如何設置材料層裂失效參數；</p><p>（3）超高速碰撞碎片云形成模擬；</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202306/1897181fdba94e1abb7a34b5b403bcc4.png" title="圖片1.png" alt="圖片1.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202306/1897181fdba94e1abb7a34b5b403bcc4.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202306/1897181fdba94e1abb7a34b5b403bcc4.png?image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202306/1897181fdba94e1abb7a34b5b403bcc4.png">
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展開 本案例同樣可以通過提取金屬管碰撞過程中的動能、內能以及系統總能量的變化來理解整個高速碰撞過程。碰撞過程中的能量及能量比變化曲線如圖5所示，其中圖5a1表示能量變化曲線，圖5a2表示能量比變化曲線。圖中發現，在整個碰撞過程中，內能是處于不斷增加直至平衡不變的狀態，與之相反，動能逐漸減小直至穩定在0附近左右，此時碰撞結束，兩金屬管相對靜止，不在有相對位移的變化，而總的能量是緩慢上升的，這是因為整個碰撞過程中，模型有額外的能量輸出，也就是定義了旋轉角速度帶來的動能。另外從圖5a2可以看出，能量比尖峰出現在25μs左右，表明此時金屬管出現大的破壞失效，之后曲線開始急劇下降，說明金屬管在接觸后發生的失效帶走了大部分的動能，之后曲線緩慢上升趨于平緩，維持在5J左右。這是由于兩者處于相對靜止，動能降為零導致的。
圖5能量及能量比變化曲線a1能量變化曲線a2能量比變化曲線
5總結
基于ABAQUS仿真平臺，通過顯示動力學模塊進行對稱金屬管的動力學仿真分析并通過應力應變云圖、金屬管變形情況以及能量曲線分析方式對諸如工程中的碰撞及跌落問題有了一定的認知，本案例能夠為工業生產過程中的碰撞及從產品跌落提供一定的參考意義。
展開 AUTODYN超高速碰撞SPH計算 ￥150
利用AUTODYN計算鋁球對蜂窩夾層板的超高速碰撞問題，經過該案例的講解，能夠掌握如下知識點：
（1）外部有限元模型如何導入AUTODYN中；
（2）外部有限元模型導入后，如何賦予材料參數和修改；
（3）SPH方法如何設置材料失效參數；
（4）如何實現FEM-SPH耦合算法；
（5）如何提高SPH的計算速度，如何抑制/激活part；
圖1. 數值計算模型
圖2. 計算結果
SPH和FEM混合計算解決超高速碰撞問題
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高速碰撞的最新內容
在國防穿甲爆破、航空航天器外殼受撞擊、汽車高速碰撞以及工業上的金屬切削加工等極端工況下，金屬材料在極短時間內會發生巨大的變形，并且伴隨著由于劇烈摩擦和變形產生的局部高溫。傳統的彈塑性模型無法準確模擬這種“又快、又熱、變形又大”的極端物理過程，而 JC 模型正是為了破解這些高能耗、高破壞性的力學難題而誕生的。
除了通過使用新材料和新工藝減重以外，在滿足碰撞安全要求的前提下，還可利用電池自身變形后的抗損傷能力以及優化電芯在電池包內的排布等手段來提升電動汽車的碰撞安全性能，以降低高速碰撞下電池起火的風險。
主要用于顯式動力學分析，例如模擬高速沖擊、碰撞、爆炸等問題，可以用于構建輸入文件、提交求解和后處理。
PyACP：Ansys Composite PrepPost (ACP) 的Python接口。專注于復合材料的建模與后處理，可以自動化定義鋪層、設置方向和厚度，實現復合材料結構的程序化設計。
Radioss：高速動態與碰撞仿真的專家工具
另一個結構求解器是 Radioss。它是一個非常老牌的求解器，也是 Altair 發展時間最長的一個求解器,應用領域是高速動態響應，例如：
碰撞仿真；
安全仿真；
動態載荷沖擊等；
以及一些大變形分析。
5.2Radioss：高速動態與碰撞仿真的專家工具
另一個結構求解器是 Radioss。它是一個非常老牌的求解器，也是 Altair 發展時間最長的一個求解器,應用領域是高速動態響應，例如：
碰撞仿真；
安全仿真；
動態載荷沖擊等；
以及一些大變形分析。
自適應fem轉sph計算要點，高速超高速碰撞，當有限元撞擊有限元時候，面臨大變形會導致網格畸變，而我們設置add eroson閾值當有限元失效轉化為SPH粒子，這樣也保障能量守恒，粒子繼承單元的動能、壓力等，我們采用AL撞擊AL的模型，模擬效果良好，可以看到碎片云和球的層裂，一定注意這個算法實現一個是失效，一個是網格，一個是接觸!!!
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原始記錄：
速度變化（Delta-v）：當Ego車輛與 Exo1車輛進行正面高速碰撞時，通過最大化它們的速度，可以使碰撞時的 Delta-v達到最大，從而增加碰撞的嚴重性。
入侵后時間（PET）：用于評估潛在碰撞或接近碰撞的風險，即那些可能由于交通流或信號變化而產生的高風險情形。
典型的極端變形問題通常有：超高速碰撞、沖擊爆炸、金屬加工成型、邊坡失效、液體晃動等等。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">小到踩扁一個易拉罐、射穿一塊玻璃，大到飛機墜落、天體撞擊，許多極端變形問題中的斷、裂、破、碎等現象往往會引發災難性的后果。
實車碰撞一直是考核車輛被動安全性的權威方法，為了評價某車型并滿足汽車安全標準，需要投入數百萬美元進行數百次試驗，使得汽車碰撞的計算機模擬成為整車開發的必由之路。
1 影響斷裂的因素
影響材料斷裂的因素主要包括：塑性應變、加載類型（拉伸、壓縮、剪切）、應變率、材料的離散性、非線性應變路徑、網格大小和類型等等。
2 斷裂模擬的方法
材料在不同的受力狀態下
