子彈穿鋼板ansys分析的案例
基于ANSYS WorkbehcnLS-DYNA和Explicit Dynamics侵徹分析子彈穿靶 ￥4
侵徹是可以運用LS-DYNA和Explicit Dynamics軟件進行分析的一類典型非線性動力問題，在實際工程中有廣泛的運用。本文以一顆子彈擊穿雙層鋼板的動力問題分析為例介紹侵徹分析的實現方法。以workbench9.0版本基礎，調用LS-dyna模塊和Explicit Dynamics模塊進行計算并對結果進行比較。
1、問題描述
直徑15mm、長45mm的子彈以1000m/s的初始 n速度垂直射向兩層鋼板，鋼板尺寸均150mmX150mm，厚度均為8mm，鋼板間距為55mm，具體尺寸詳下圖1所示：
圖1 子彈及鋼板幾何尺寸（單位：mm）
建立模型
選擇Explicit Materials材料分組，選擇STEEL 1006型鋼材，該類型的鋼采用Johnson Cook模型定義材料的強度，Johnson Cook模型適用于高應變率材料行為，對于子彈擊穿鋼板問題采用該模型是合適的。另外，子彈穿靶過程中伴隨著部分材料失效的行為，因此還需要添加材料失效模型，Workbench中提供多種材料失效模型，在這里我們選擇Johnson Cook失效模型。
分別建立兩組模型，一個了子彈穿透一塊鋼板，另一組是子彈穿透兩塊鋼板。
第一組分析，先抑制住第二塊板，鋼板材料選擇成STEEL 1006，子彈選擇成rigid。顯式分析，單元為一階單元。鋼板層數一般要大于兩層，以防止沙漏現象。體與體的接觸選擇成frictional接觸，摩擦系數設置0.15，動力摩擦系數設置0.1。當然也可以由于模型的對稱性，建立1/4模型進行計算。本案例是全模型。仿真時間為6e-5s。初始速度的添加必須在是initial condition下添加進行初始速度添加，而不是在求解里添加強制速度，這個要重視。速度為1e6mm/s。這里的單位制是mms。鋼板四周固定約束。
展開 LS-DYNA侵徹分析—子彈穿靶模型
啟動ANSYS Mechanical APDL Product Launcher，選擇LS-DYNA Solver模塊，Typical LS-DYNA Analysis分析類型，如圖8所示：
圖8 Ansys 啟動窗口
選擇Working Directory以及上面生成的K文件，點擊Run按鈕，將K文件遞交為LS-DYNA程序求解計算。在程序的輸出窗口可以觀察到LS-DYNA分析過程，其中會有單元失效并被刪除的信息。輸出窗口出現 Normal Termination !,表明求解完成，按任意鍵退出。
3 結果分析
啟動LS-PrePost程序，選擇File>Open>Binary Plot，打開工作目錄下的二進制結果文件D3plot，子彈和鋼板接觸過程中的幾個分析步結果如圖9所示：
圖9 子彈與鋼板的侵蝕接觸過程圖
圖10 不同時刻Von-Mises應力分布圖（單位：KPa）
圖11 不同時刻模型中塑性應變分布云圖
從圖10中可以看到，子彈擊穿鋼板過程中鋼板接觸部位的Von-Mises等效應力一直在600MPa至630MPa之間，大大超過STEEL 1006材料的初始屈服強度380MPa，從圖11中可以看出，在子彈與鋼板接觸過程中，隨著時間推移，塑性應變的最大值是逐步變小的，這說明失效的單元已經被刪除了，說明Johnson-Cook失效模型起作用了，且失效參數設置合理。
圖12 子彈上某點的Z向速度時間歷程曲線
圖13 子彈上某點的Z向加速度時間歷程曲線
從圖12中可以看出，擊穿第一塊鋼板后子彈的速度降至825 m/s左右。
圖14 子彈侵徹第一塊鋼板過程中系統能量變化曲線
從圖14中可以看出，系統總能量幾乎不變，系統動能減少，而內能增加，沙漏能占比較少。
展開 子彈穿透鋼板Pam-crash仿真分析視頻penetration
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