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SHPB沖擊壓縮模擬專題筆記整理.pdf 1 實(shí)驗(yàn)裝置基本信息 2 2動(dòng)態(tài)模擬 2 2.1 單軸沖擊壓縮模擬 2 2.2 關(guān)鍵字設(shè)置 4 3 ANSYS界面 6 3.1 頁面介紹 6 3.1.1主頁面 6 3.1.2 主菜單詳情介紹 8 4 LS-PrePost界面 11 4.1主頁面 11 4.2選項(xiàng)卡 13 4.2.1 選項(xiàng)卡

ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學(xué)特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉(zhuǎn)能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個(gè)單元有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個(gè)平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移。

模型采用梁?jiǎn)卧c桿單元組合建模，其中拱肋、橫梁及主梁均采用 BEAM188 單元模擬，吊桿采用 LINK180 單元模擬，完整還原了下承式拱橋的典型結(jié)構(gòu)特征。模型技術(shù)特點(diǎn)BEAM188 單元：用于模擬拱肋、橫梁及主梁，該單元基于鐵木辛哥梁理論，支持線性及幾何非線性分析，可準(zhǔn)確捕捉結(jié)構(gòu)彎曲、扭轉(zhuǎn)及軸向受力特性。通過 SECTYPE 命令定義截面參數(shù)。

模擬涉及兩個(gè)步驟，并且從兩個(gè)步驟中都導(dǎo)出變形數(shù)據(jù)集： 沖擊分析：這是模擬時(shí)間的 0 - 0.1ms，即沖擊發(fā)生時(shí)。 沖擊后分析：這是沖擊狀態(tài)后 1 秒，此時(shí)允許振動(dòng)衰減以避免變形中出現(xiàn)任何不必要的噪聲。

本文是四部分系列中的第四部分，它涵蓋了相機(jī)鏡頭的顯式動(dòng)態(tài)模擬，以及對(duì)光學(xué)性能的影響。使用Ansys Mechanical和LS-DYNA對(duì)相機(jī)在地板上的一系列沖擊和彈跳過程進(jìn)行顯式動(dòng)力學(xué)模擬，其中 LS - DYNA 用于解決跌落物理問題，然后通過STAR工具將其導(dǎo)入Ansys Zemax OpticStudio Enterprise，進(jìn)而研究對(duì)光學(xué)性能產(chǎn)生的影響。

摘 要：掘進(jìn)機(jī)截割過程易受到強(qiáng)沖擊載荷而導(dǎo)致回轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)疲勞現(xiàn)象，對(duì)作業(yè)的可靠性和穩(wěn)定性影響較大。經(jīng)分析掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)的作業(yè)原理，依據(jù)Palmgram-Miner疲勞判斷法則，利用ANSYS仿真軟件對(duì)回轉(zhuǎn)臺(tái)振動(dòng)疲勞情況進(jìn)行分析。

由于ANSYS AUTODYN采用比普通一階Euler更精確的高階Euler求解技術(shù)，所以在水下爆炸模擬中能更接近試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果如圖1、2所示：圖1 用Euler-Godunov求解器模擬水下爆炸沖擊波傳播及圓筒結(jié)構(gòu)響應(yīng)圖2 試驗(yàn)值與數(shù)值計(jì)算結(jié)果比較 計(jì)算結(jié)果映射（Remap）技術(shù) 傳統(tǒng)的某些顯式有限元軟件雖然能夠模擬爆炸沖擊波與結(jié)構(gòu)的相互作用

采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉(zhuǎn)能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個(gè)單元有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個(gè)平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移。

關(guān)于SHPB數(shù)值模擬的研究已較為深入，模擬優(yōu)勢(shì)主要在于可通過修正參數(shù)使模擬結(jié)果與實(shí)際一致，以此為基礎(chǔ)對(duì)材料的動(dòng)態(tài)破壞過程及更為復(fù)雜的工況進(jìn)行模擬研究，主要研究對(duì)象主要分為混凝土、巖石、金屬、陶瓷等材料，并通過LS-DYNA中的RHT、HJC、JC、K&C、CSC等材料模型來模擬上述材料在中高、高應(yīng)變率荷載作用下裂紋擴(kuò)展及損傷規(guī)律，試件往往采用的是均質(zhì)模型。

這是 ANSYS 工程實(shí)戰(zhàn) 第 57 篇文章問題描述：用有限元軟件分析沖擊問題，一直是很多仿真工程師覺得比較難的，并不是操作難，而是因?yàn)橛?jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果差異較大，這里用 ANSYS Workbench 分析沖擊問題，大家共同探討。1.

溫度對(duì)于花崗巖力學(xué)特性有不可忽視的影響，模擬100℃和200℃下花崗巖SHPB 試驗(yàn)時(shí)必須考慮溫度的作用，借助“隱式-顯式順序求解法”模擬實(shí)時(shí)溫度下花崗巖的沖擊破壞過程。

在蒸發(fā)溫度10℃，過冷度4℃ 時(shí)，冷凝溫度在45℃到55℃ 的計(jì)算范圍內(nèi)，隨冷凝溫度升高，速度衰減減緩，當(dāng)冷凝溫度55℃ 時(shí)，速度衰減至3m/s 以內(nèi)，需要0.07m 左右的軸向長(zhǎng)度，增加了40%，很顯然速度衰減減弱，容易產(chǎn)生液滴速度過快而沖擊壁面的現(xiàn)象。

主拱肋及桁架部分采用 BEAM188 單元，用以模擬具有彎曲和剪切變形能力的空間桿件；吊索采用 LINK180 單元，主要承受軸向拉力，計(jì)算效率高且穩(wěn)定性好；橋面采用 SHELL181 單元，用以反映組合橋面的彎曲與剪切剛度，實(shí)現(xiàn)橋面與主拱的合理協(xié)同。材料部分采用彈性模型，鋼管混凝土雙單元法理，既保證了分析的合理性，又避免了復(fù)雜的非線性求解過程。

榴彈起爆點(diǎn)位于彈頭，榴彈軸向與車身縱向平行，且彈體位于車身正中心下，彈頭朝向車身前部。圖16給出了起爆后10 ms內(nèi)榴彈爆炸沖擊波和破片的傳播圖。在起爆后約2 ms，爆炸沖擊波作用于車輛底部防護(hù)組件，并且爆炸沖擊波要早于破片作用于防護(hù)組件(見圖16)。

由于ANSYS AUTODYN采用比普通一階Euler更精確的高階Euler求解技術(shù)，所以在水下爆炸模擬中能更接近試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果如圖1、2所示：圖1 用Euler-Godunov求解器模擬水下爆炸沖擊波傳播及圓筒結(jié)構(gòu)響應(yīng)圖2 試驗(yàn)值與數(shù)值計(jì)算結(jié)果比較 計(jì)算結(jié)果映射（Remap）技術(shù) 傳統(tǒng)的某些顯式有限元軟件雖然能夠模擬爆炸沖擊波與結(jié)構(gòu)的相互作用