LS-DYNA3D等非线性结构动力响应分析程序的局限性

通过理论分析和数值算例研究了采用 L S- DYNA3D等非线性动力响应分析有限元程序于具有较大刚体转动的结构时 ,可能出现错误的应力和应变计算结果。主要原因是采用增量形式的应力修正时 ,其客观性被破坏。

基于LS-DYNA3D的超声加工机理分析

超声加工过程中,材料的去除率直接影响加工效率。对加工过程中材料所受应力进行了数值分析,用LS-DYNA软件模拟材料在磨粒的冲击下内部应力的产生和材料被去除的过程。

对DYNA3D中K&C混凝土模型的探讨

LS-DYNA3D有限元软件中的K&C混凝土模型(MAT_CONCRETE_DAMAGE)充分考虑了混凝土材料的应变率效应、损伤效应、应变强化和软化作用,近年来在爆炸、侵彻等方面得到广泛应用,但对其在爆炸荷载作用下结构动力分析的能力却研究不够。首先介绍K&C混凝土材料模型的基本原理,然后通过模拟FOAM HEST试验研究了其预测爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件动态响应的能力,并将分析结果与试验数据进行了对比。结果表明,该材料模型可以较好地预测爆炸动荷载作用下钢筋混凝土构件的动态响应。

钢管混凝土短柱内部抗爆炸性能的有限元数值模拟

当前军事高技术武器的不断涌现及未来战争中攻防战略发展,对防护工程的抗力水平提出了更高的要求。文章运用LS-DYNA3D程序,对普通混凝土短柱和钢管混凝土短柱在相同爆炸荷载作用下的情况进行了数值模拟,并对它们产生的爆炸腔,节点位移结果进行了比较。结果表明:钢管混凝土结构能够有效地约束核心混凝土的变形,改善了结构的抗爆炸性能,增强了结构的韧性和牢固性。

液态CO_2相变致裂的TNT当量研究

为确定液态CO2相变致裂爆破影响半径,进而确定合理的装药量和布孔参数,需要研究液态CO2相变致裂的TNT当量。通过分析液态CO2相变致裂原理,选取压缩气体与水蒸气容器爆破模型进行TNT当量计算,然后利用动力分析软件ANSYS_LS-DYNA3D模拟TNT在混凝土试块中的爆炸,分析应力分布情况,并将所得结果与液态CO2相变致裂试验结果对比。研究结果表明:液态CO2相变致裂设备中,F57L型储液管和SD390型定压泄能片单次致裂产生的能量与277 g TNT所具有的能量相当;液态CO2相变致裂试验的破碎分形维数D为2.83,TNT数值模拟的破碎分形维数D为2.41,相对误差约为14.84%,满足工程应用的需要。

装药长径比对EFP动能影响的数值模拟研究

采用 LS-DYNA3D 对爆炸成型弹丸(EFP)的成型过程进行了数值模拟.其模拟结果与实验数据基本一致。通过数值模拟分析了装药长径比 L/D 对 EFP 动能的影响并对有关数据进行了拟合,得出了装药长径比和 EFP 动能之间的关系式,对 EFP 设计具有实际意义。

包覆板材料为陶瓷时平板装药的防护性能

运用口径36mm的精密成型装药实验,研究了等效厚度相同的碳化硅和氧化铝陶瓷平板装药的防护性能,并与包覆材料为钢的平板装药进行了对比。运用LS-DYNA3D软件,对平板装药与聚能装药的作用过程进行了三维数值模拟。实验结果显示,对于此结构的平板装药,碳化硅和氧化铝陶瓷平板装药使聚能装药侵彻能力分别下降了88%和82%,优于钢板的防护性能。数值模拟结果显示,陶瓷包覆板从边缘至中心依次出现断裂和粉碎现象,钢板与射流后部作用为断续干扰,而陶瓷板为连续干扰。

冲击锤钻凿系统纵向冲击数值模拟

冲击锤的钻进过程是一个高度非线性、大变形、破坏的过程。利用非线性有限元程序LS-DYNA3D研究了冲击锤钻凿系统的纵向冲击混凝土过程,分析了冲锤不同冲击速度下混凝土的变形及破碎机理,钻凿系统的冲击力,侵入混凝土的位移及冲击力-侵入深度曲线等。结果表明,由于砧子及钎头的反弹,导致冲击锤钻凿系统发生多次冲击现象。在整个冲击侵入过程中,最大冲击力峰值点并不出现在最大侵入深度处。混凝土在气动冲击锤冲击作用下的破碎过程经历4个阶段:弹塑性变形阶段,脆性崩裂阶段,挤凿破碎阶段及卸载阶段。通过LS-DYNA3D数值模拟计算,形象地再现了冲击锤冲击作用下混凝土发生侵入破坏的物理过程,为研究冲击锤与脆性材料的作用过程及冲击锤的优化设计提供了一种有效的分析方法。

钢纤维混凝土靶板在弹体侵彻作用下的三维数值模拟

针对混凝土力学性能的特殊性,以及侵彻过程中高速碰撞的特殊性,合理的选用材料模型及接触算法等参数,运用LS-DYNA3D对弹体侵彻混凝土进行了数值模拟,再现了弹体侵彻混凝土时,应力的传播以及混凝土的开裂破坏等现象。数值计算的结果与实验结果具有良好的一致性,计算误差约为10%。

超声波加工机理的有限元数值分析

用LS-DYNA3D软件模拟了材料在磨粒冲击下的结构变形,并对产生的应力进行了数值分析。通过实验研究了加工参数对材料去除量的影响。

关于起爆点的位置对聚能射流的影响研究

采用LS-DYNA3D对聚能战斗部的起爆过程进行了数值模拟.通过模拟,着重分析了单点起爆、线起爆和面起爆对聚能射流的射流速度和L/D的影响规律.提出了一种新型聚能起爆方式.

炸药量和场地条件对水下爆炸地震波影响的数值模拟

运用LS-DYNA3D程序对不同药量和场地条件下水下炸礁的爆破过程进行了数值模拟,给出了质点振动速度、加速度衰减规律;另外,模拟得出的爆炸地震加速度时程可作为工程结构响应计算时的激励,克服了爆炸地震波激励难以确定的困难,为爆炸地震波对工程结构的影响效应研究及计算方法提供了一定的参考。

潜孔锤钻头球齿冲击过程数值模拟

潜孔锤钻头冲击钻进的过程是一个高度非线性、大变形、破坏的过程。对这一复杂过程,目前主要是利用实验方法来进行研究,致使钻头设备的开发与研制一直处于传统的经验或实验模式下进行,设计与制造周期长、成本高,产品严重老化、缺乏市场竞争力。应用非线性显式三维有限元求解程序LS-DYNA3D,采用与岩石性质较接近的混凝土模型,对钻头硬质合金球齿冲击混凝土板的过程进行仿真计算,讨论不同球齿冲击速度下混凝土的变形及破碎机理,分析球齿的冲击力、侵入混凝土的速度、位移及冲击力-凿入深度曲线等,为研究钻头与脆性材料的作用过程及钻头的优化设计提供一种有效的分析方法。

网格对潜孔锤钻头球齿冲击过程数值模拟的影响

潜孔锤钻头冲击钻进的过程是一个高度非线性、大变形、破坏的过程。对这一复杂过程的研究,目前主要是利用实验方法。应用非线性显式三维有限元求解程序LS-DYNA3D,采用与岩石性质较接近的混凝土模型,对潜孔锤钻头硬质合金球齿冲击混凝土板的过程进行了仿真计算,讨论了不同网格尺寸对冲击力、冲击速度及破碎坑深度的影响等。

应力波与缺陷相互作用的宏观微观数值模拟

分别利用LS-DYNA3D有限元程序以及分子动力学方法,从宏观与微观两个层次模拟在动态拉伸载荷作用下含有预置缺陷的薄板中的塑性区形成与演化过程,以及随之而来的动态失效行为。计算结果表明,动态加载下塑性区的形成是应力波与缺陷相互作用以及应力波与应力波相互作用的结果。宏观尺度的LS-DYNA模拟与微观尺度的分子动力学模拟展现出相似的物理特征,即动态载荷下裂纹将萌生在缺陷边缘的前端,然后与缺陷边界连接,最终导致整体破坏。

铁路车辆/轨道耦合系统在冲击载荷作用下的动应力分析

采用有限元方法,对我国C61型运煤货车,按照车辆/轨道系统的实际结构和边界条件建立了包括车辆和轨道系统在内的有限元模型,应用大型非线性动力分析程序LS-DYNA3D模拟车辆通过轨道错牙接头时的轮/轨系统冲击载荷,然后进一步计算侧向架和钢轨在冲击载荷作用下的动应力。计算结果表明,车轮和轨道之间的动态接触力大约是静轮载的2倍,与现场试验结果基本吻合;侧向架和钢轨在冲击过程中的应力和变形比较大。

折叠机构弹性动力学数值分析

分析了某折叠机构运动原理和主要功能部件,进行了模型简化,以达到进行有限元数值模拟其展开运动过程的研究目的。在ANSYS中建立简化的实体模型和有限元模型,进行适当的格式修改后送入DYNA3D中进行计算,以发挥DYNA3D[1]强大的动力学分析能力。最后得到了折叠机构展开时间历程和关键部件应力分布,为设计和校和提供数值参考。

关于提高爆炸成型弹丸聚能罩速度研究

采用LS-DYNA3D对聚能战斗部的起爆过程进行了数值模拟。通过三维仿真得到单点起爆、面起爆过程对聚能罩速度的影响,并设想提出一种中心穿孔的新型聚能罩。结果表明:在面起爆情况下,新型聚能罩的动能提高很大。

一类机械锁机构的有限元动力学数值分析

基于ANSYS-DYNA3D联合建模求解技术对一机械锁机构进行了有限元的动力学仿真,验证了在既定解锁冲击力下解锁功能的可靠性,获得了解锁时间,并为解锁力的确定提供数据参考。

用模拟技术研究材料压缩试验方法

采用 LS- DYNA3D非线性动力学有限元分析程序对新材料压缩试验方法进行了计算机模拟 ,提出了一些改进的实验方法 。