高速碰撞的案例
彈靶高速碰撞碎片云團形成SPH模擬
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 基于ABAQUS的金屬管高速碰撞的動力學仿真分析
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
2006年會--SPH和FEM混合計算解決超高速碰撞問題
SPH和FEM混合計算解決超高速碰撞問題
a7.JPG
a7.pdf
【4月25-28日 南京】LS-DYNA高速沖擊碰撞、流固與爆炸計算專題培訓
實例模型課程中人手一機操作指導
實例1：泰勒桿高速沖擊計算
實例2：安全氣囊展開計算
實例3：拉伸失效過程模擬計算
實例4：不同單元格式和形狀下梁分析
實例5：高速彈體侵徹接觸失效計算
實例6：圓柱運動副
實例7：點焊結構沖擊失效計算
實例8：基于自適應沖壓成型計算
實例9：鳥撞飛機風擋玻璃
實例10：高速彈體侵徹混凝土靶板
實例11：纖維增強的金屬基結構的沖擊仿真
實例12：結構高速沖擊入水流固耦合計算
實例13：集團炸藥深水爆炸計算
實例14：水下爆炸沖擊波對鋼板的作用
給方法解決以下關鍵問題：
1、有限元分析關鍵在于結果的可用性，有豐富的工程案例積累，帶問題到現場答疑解惑；
2、通過14個模型現場操作訓練，解決各類工程中遇到的結構振動與沖擊問題；
3、多維度、多角度強化認知、懂每一步驟的設置又清楚每一步設置背后的原理；
4、LS-DYNA高速沖擊碰撞、流固與爆炸分析方法。
本質問題與差異化
1、工程案例積累：專注CAE仿真計算，有大量的工程案例
2、關注計算結果：把仿真分析結果運用到產品中是核心理念
3、師資與專屬權：7000多學員反饋、提煉的精選內容與實例，形成版權課程體系
4、問題響應參與：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應
5、效果保障措施：所有學員提供高配筆記本、模型、電子資料、操作軟件
主講專家
12年專注CAE技術工程應用方法，為客戶提供系統的產品質量提升和優化的技術方案，具備上百例的工程問題解決經驗，熟悉CAE技術應用過程中的難點與關鍵點，團隊提供有價值的CAE技術服務。
展開 汽車材料的高速碰撞材料卡片及其應用方法
4） 三點彎曲試驗
非金屬高速三點彎曲試驗，試驗速度在是50mm/s、150mm/s，300mm/s，試驗重復率在3個。
5） 高速穿孔試驗
對于該試驗，沖擊速度在10,mm/min。
如果需要考慮材料失效模型，比如GISSMO，DIEM，MMC或Johnson-Cook模型，則需要再多做一些其他試驗，并根據仿真軟件不同的材料本構要求，可能會涉及到材料各向異性的樣件取樣，及不同溫度下的材料力學性能測試。
汽車與高速公路護欄碰撞數值模擬
.汽車與護欄碰撞系統有限元模型的建立
汽車與護欄碰撞系統是一個復雜的系統，在建立汽車與護欄碰撞系統有限元模型之前，有必要了解一下護欄的分類以及護欄的評價標準，才能清楚的知道護欄的設置條件以及如何評價汽車與護欄碰撞后護欄的防護性能。在此基礎上，本文建立了汽車與護欄碰撞仿真有限元模型。
1）護欄分類
護欄作為高速公路上重要的安全設施，是一種縱向吸收碰撞能量的結構。護欄通過自身的變形或者車輛爬高來吸能，引導車輛恢復到正常的行駛方向，阻止車輛沖出路外或者駛入對面方向的車道，最大限度的減少乘員損傷，護欄對交通事故的防治尤其是對重大交通事故的防治具有相當重要的意義。護欄有很多種分類方法，按照碰撞后護欄的變形情況分為剛性、柔性、半剛性這三類護欄。剛性護欄常見的形式是混凝土護欄，是一種以一定斷面形狀的混凝土墻式構造。而柔性護欄是一種用多根賦予預緊力的纜索固定在立柱上而組成的結構，其主要形式為纜索護欄和柔性旋轉防撞桶。在此重點介紹本文的研究對象是多級緩沖公路護欄。
2）多級緩沖公路護欄
多級緩沖公路護欄是半剛性護欄的一種，而半剛性護欄是由波紋狀的鋼板以及鋼立柱和緩沖防撞桶組成的護欄形式，其具有一定的剛性和柔性，其最典型型式是就是多級緩沖公路護欄。該護欄主要依靠護欄的變形來吸能，延長碰撞過程的時間來降低車速，并迫使汽車恢復正常的方向，以減少乘員的受傷和確保車輛安全。多級緩沖公路護欄在國內外被廣泛使用，該護欄根據內置蜂窩孔的緩沖材料不同壓縮比可以分為單桶形護欄和多桶型護欄。由于當前我國公路上廣泛使用的是雙桶型多級緩沖公路護欄，下圖是我國高速公路上最常使用的多級緩沖公路護欄。
圖 1.1高速護欄模型
2.護欄碰撞初始條件
汽車碰撞護欄的條件根據車型不同、護欄防撞等級不同等因素的差異，初始條件設置也有所不同。
展開 SPH，爆炸焊接，ls-dyna，高速碰撞 ￥20
[圖片]
SPH-FEM 彈丸侵徹靶板的仿真（DYNA）
SPH（光滑質點動力學）是一種無網格方法，最早是由歐洲航天局提出，用來解決天文物理學問題，用于計算超高速碰撞。SPH法的離散化不使用單元，使用固定質量的可動點。質量固定在質點的坐標系上，SPH方法是一種拉格朗日方法，基本的方程也是守恒方程和固體材料本構方程。由于SPH方法不使用網格，沒有網格畸變的問題，在拉格朗日格式下處理大變形問題。SPH法允許存在材料界面，可以簡單而精確的實現復雜的本構模型，已成功在水下爆炸仿真模擬、超高速碰撞等材料動態響應的數值模擬領域，可以模擬連續體結構的解體、破碎、固體層的斷裂和脆性破壞等。
1、首先建立如下圖所示的模型。
2、賦予材料，插入材料命令即可
3、刪除掉wb中接觸，需要在prepost中定義。
4、劃分網格如下圖所示，（sph中的部分節點需要與FEM中的對齊）
5、設置邊界條件和初始條件。設定FEM-SPH界面的segment，設置周圍為固定邊界。
6、用prepost打開K文件
7、將FEM網格變為SPH網格。
8、完成SPH網格的建立，刪除掉元Part。
9、設置set_node，用于定義接觸.
10、設置SPH的對稱面。
11、設置接觸為Eroding_nodes_to_surface
12、設置固粘接觸。
13、設置Section為sph，并在part中應用。
14、設置全局對稱。
15，就可以點擊計算。
展開 超高速碰撞產生碎片云的分子動力學模擬
超高速碰撞產生碎片云的分子動力學模擬
FEM-SPH耦合計算 LSDYNA（Workbench 前處理） ￥10
SPH（光滑質點動力學）是一種無網格方法，最早是由歐洲航天局提出，用來解決天文物理學問題，用于計算超高速碰撞。SPH法的離散化不使用單元，使用固定質量的可動點。質量固定在質點的坐標系上，SPH方法是一種拉格朗日方法，基本的方程也是守恒方程和固體材料本構方程。由于SPH方法不使用網格，沒有網格畸變的問題，在拉格朗日格式下處理大變形問題。SPH法允許存在材料界面，可以簡單而精確的實現復雜的本構模型，已成功在水下爆炸仿真模擬、超高速碰撞等材料動態響應的數值模擬領域，可以模擬連續體結構的解體、破碎、固體層的斷裂和脆性破壞等。
1、首先建立如下圖所示的模型。
2、賦予材料，插入材料命令即可
3、刪除掉wb中接觸，需要在prepost中定義。
4、劃分網格如下圖所示，（sph中的部分節點需要與FEM中的對齊）
4、設置邊界條件和初始條件。設定FEM-SPH界面的segment，設置周圍為固定邊界。
5、用prepost打開K文件
6、將FEM網格變為SPH網格。
7、完成SPH網格的建立，刪除掉元Part。
7、設置set_node，用于定義接觸.
8、設置SPH的對稱面。
9、設置接觸為Eroding_nodes_to_surface
10、設置固粘接觸。
11、設置Section為sph，并在part中應用。
12、設置全局對稱。
13，就可以點擊計算。
展開 基于反應力場的超高速碰撞分子動力學模擬
納米粒子小球超高速撞擊具有氧化層的金屬表面
高速球軸承球／保持架碰撞模型與沖擊特性研究
針對航空發動機主軸率軸承的結構特點、建立了高速球軸承率／傈特槊碰撞的力學模型．并時球與保持架的沖 擊特性進行了研究。結果表明，球觫持架沖擊戢荷受多種因素的影響，并體現為碰撞速度，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
無網格計算流體力學軟件NoGrid Points介紹
突破傳統CFD瓶頸
傳統有限元/有限體積法隨著應用范圍的擴展，其固有的一些缺陷也日益突出：在材料成形、高速碰撞、流固耦合等涉及特大變形的領域中，基于拉格朗日法的有限元網格可能產生嚴重的扭曲，甚至使得單元的雅可比行列式為負值，不僅在計算中需要網格重構，而且嚴重影響解的精度；對高速沖擊等動態問題，顯式時間積分的步長取決于有限元網格的最小尺寸，因而網格的扭曲將使得時間積分步長過小，大幅度增加了計算工作量。由于有限元近似基于網格，因此必然難于處理與原始網格線不一致的不連續性和大變形。網格重構不僅計算費用昂貴，而且損害計算精度。
FPM無網格方法采用基于點的近似，可以徹底或部分地消除網格，不需要網格的初始劃分和重構，不僅可以保證計算的精度，而且可以大大減小計算的難度。傳統的流體分析軟件在解決自由液面、高速碰撞、移動邊界或是移動物體等工程問題時，需要一套獨特的網格重劃分或是網格自適應算法，由于在網格質量、算法求解、收斂性等方面存在一系列問題，使得傳統方法受到了很大的限制。FPM憑借其先進的無網格技術和特有的算法，在自由液面、多相流、流固耦合等方面取得了極大的成功。
根據流動的特性可對描述流體的偏微分方程進行分類，如拋物線型、雙曲線型和橢圓型。FPM軟件的核心解算器可以有效地處理所有類型的流體。FPM軟件包含了豐富的計算模型，如化學反應及燃燒模型、材料特性及流變模型、廣義牛頓流、粘彈性流體、熱粘彈性模型等。
NoGrid優勢
1.對于所有具有自由液面的流體問題建模容易
2.流體域存在移動物體或是移動的邊界
3.流固耦合問題（FSI）
4.與傳統的仿真手段相比較少的計算時間
5.直接從CAD軟件中導入幾何體而無需進行網格的劃分
轉自公眾號——ANSYS學習與應用
旨在分享，若侵即刪.
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