基于LSDYNA的球形破片侵彻明胶的数值模拟蜗轮

基于LS．DYNA的球形破片侵彻明胶的数值模拟

基于LS．DYNA的球形破片侵彻明胶的数值模拟 2012 基于LS．DYNA的球形破片侵彻明胶的数值模拟 弹体对各种靶板的侵彻是包含大变形乃至损伤和破坏的动态过程。材料的损伤和破坏是一个很复杂的问题，是与材料的性质密切相关的。描述明胶材料在球形破片侵彻碰撞条件下的动态破坏行为需要一个完整的本构模型。目前将明胶材料简化为各向同性的弹塑性材料模型，利用可压缩的弹塑性材料模型的力学特性进行模拟，对明胶介质力学特性的认识主要偏重于其静力学性质，对于动态特性做的工作很少，但在研究明胶介质的冲击阻力特性时，其动态特性十分重要。 本文主要采用数值法通过有限元分析，利用ANS YS／LS—DYNA软件对球形破片侵彻明胶过程进行了数值模拟计算，以获得球形破片的速度衰减曲线、位移曲线、总能量的衰减以及形成的瞬时空腔原理，并分析其研究结果。1 计算模型 本文所选计算模型为实心球形破片直径4mm，破片材料密度7.83g／cm3，明胶靶扳尺寸25x25x35 cm，弹丸着靶初速700 m／s。破片在飞行过程中，不考虑其它因素对破片速度的影响，直到垂直不旋转撞击明胶靶板。由于破片尺寸与靶板尺寸相比小得多，靶板远端受到弹丸的作用很小，可以认为是无限域，因此对靶板施加非反射边界条件。破片与靶板均使用三维实体单元LS—DYNA Explicit 3D Solidl 64，同时单元算法采用选用拉格朗日算法。 LS—DYNA使用接触一碰撞有限元方法求解碰撞问题，采用对称罚函数方法处理接触力。破片与靶板采用而对而侵蚀接触(Eroding Surface toSurface contact)，破片与靶板接触时，存在大变形 和单元失效的现象，当破片与靶板表面的单元在接触过程中失效后，继续在其结构内部定义新的接触表面。 垂直侵彻中破片-靶系统是一个轴对称问题，球形破片和靶板均为密度和材料参量分布处处相同的连续体，破片与靶板作用过程中，球形破片和靶板的变形、受力等力学参量的变化也为轴对称。考虑到侵彻的对称性，为降低计算量，便于观察结果，所以有限元模型采用原结构的四分之一。 另外，由于冲击的速度较高，弹靶作用的时间极短，在靶板中只有在略大于破片直径几倍的范围内具有较高的应力应变水下梯度，超过此范围的靶板材料对侵彻过程的影响不大，在靶板划分单元时对靶板的中心部分(略大于弹径的范围)划分的网格比较密；对球形破片划分网格时也采用局部加密。球形破片、靶均采用8节点六面体单元映射网格划分，

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