基于LS-DYNA的不同装药量对爆破振动效应的影响研究

由于爆破活动的复杂性,很难通过工程试验进行爆破振动效应研究。运用数值模拟计算的方法对爆破振动效应及其危害进行相关研究。结合吴庄铁矿的相关数据,运用ANSYS/LS-DYNA有限元程序模拟1 000 kg、1 500 kg、2 000 kg及3 000 kg等4种装药量情况下的爆破对地层岩体的振动效应,通过分析得到爆破振速衰减变化以及其应力的变化规律,得出本次爆破生产作业最大装药量为1 500 kg时最为合理;同时该模型模拟结果与吴庄铁矿实际生产爆破计划基本吻合,说明该模型的构建较为成功。模拟结果可以较真实地反映出该铁矿爆破时的爆破振动效应对矿区周边建筑物的影响。

基于LS-DYNA二次开发的AlNi合金弹丸对单层靶的撞击特性研究

基于塑性功温升原理对Johnson Cook材料模型中的温度项进行了简化,并加入了冲击反应材料化学反应模型,基于LS-DYNA平台下的二次开发功能编写得到适用于冲击反应材料的本构模型。建立了弹丸撞击单层防护结构的仿真模型并分别研究了普通材料和冲击反应材料的毁伤特性。得到了不同撞击参数下冲击反应材料和普通金属弹丸对单层靶板的毁伤规律。

基于LS-DYNA的深孔分段爆破模拟优化研究

本研究以某钨矿深孔分段爆破成井项目为背景,利用LS-DYNA非线性动力有限元软件进行了深孔一次凿岩分段爆破条件下的段高参数优化模拟。通过比较不同掏槽孔微差起爆顺序,发现相邻炮孔同时起爆的掏槽效果优于对向炮孔同时起爆的效果。研究结果揭示了随着段高的增加,装药量及岩石的炸药单耗同步增加。特别在2.3 m和2.6 m段高成井时,不仅成井效果较好,而且飞石产生较少。工业试验进一步验证了模拟结果的准确性,证实采用2.6 m分段高度进行分段爆破在实际工程中能够达到较佳的爆破效果。这些研究成果不仅为该钨矿深孔分段爆破成井项目提供了科学依据,同时也为类似工程提供了宝贵的经验和方法参考。

基于LS-DYNA的ECC管桩的抗冲击性能分析

为研究工程水泥基复合材料(Engineering Cementitious Composite,ECC)管桩的抗冲击性能,采用Ansys/LS-DYNA对管桩受竖向落锤冲击作用进行模拟。基于静态拉压试验和动态压缩试验获得关键参数,建立ECC管桩的HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型,通过霍普金森压杆试验(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)验证有限元模型的正确性。对不同锤体质量和冲击速度组合的管桩模型进行参数化分析,得到管桩在不同冲击能量下的位移、能量时程曲线和有效塑性应变图等动力响应。结果表明:在竖向冲击作用下,ECC管桩的最大残余变形只有高强混凝土(High-Strength Concrete,HC)管桩的66.0%,最小残余变形仅为HC管桩的13.7%;且ECC管桩释放的变形能占比平均为HC管桩的6.26倍。表明ECC管桩较HC管桩有更好的抗损伤能力和弹性恢复能力。

基于LS-DYNA的HDPE-HIC屏蔽运输容器力学分析

屏蔽运输容器能够保证放射性废物运输的安全。在我国,高密度聚乙烯高完整容器(HDPE-HIC)作为一种新型货包,暂无专用的屏蔽运输容器,开发一套用于HDPE-HIC的屏蔽运输容器,可防止放射性废物转运、运输过程中对外界产生辐射。在运输过程中如果容器出现破损会对外界造成严重的后果,因此对屏蔽运输容器进行跌落和穿刺分析非常重要。本文通过spaceclaim软件建立屏蔽运输容器的三维模型,通过LS-DYNA软件对跌落和穿刺过程进行模拟,得到了屏蔽运输容器最大变形和应变,经分析当前设计能够对内容物进行有效的包容。Shielded transport containers can ensure the safety of radioactive waste transport. In China, high density polyethylene high integrity container (HDPE-HIC) as a new type of cargo package, there is no special shielded transport container, and a set of shielded transport container for HDPE-HIC is developed to prevent radiation to the outside world during the transfer and transportation of radioactive waste. If the container is damaged in the transportation process, it will cause serious consequences to the outside world, so it is very important to analyze the drop and puncture of the shielded transportation container. In this paper, spaceclaim software is used to establish a three-dimensional model of the shielded transport container, and LS-DYNA software is used to simulate the drop and puncture process, and the maximum deformation and strain of the shielded transport container are obtained. After analysis, the current design can effectively contain the contents.

基于LS-DYNA的汽车乘员抛出保护优化

FMVSS 226试验是汽车乘员抛出保护试验,用于模拟汽车在各种翻滚和侧碰事故下,汽车约束系统对乘员全部或局部抛出窗外的缓冲保护性能。某款汽车的“初始设计”气帘在进行乘员抛出保护试验后,发现其后排窗户最恶劣工况不满足要求。根据“初始设计”气帘的乘员抛出试验状态基于有限元LS-DYNA软件建立乘员抛出CAE模型。然后进行标定,确保乘员抛出CAE模型求解结果与乘员抛出试验结果一致,表明CAE模型的可信性和准确性。最后根据准确的CAE模型,对气帘各种优化方案进行验证,获得既满足乘员抛出性能要求,又满足降低生产制造成本的最优设计方案。

基于LS-DYNA的某打桩锤机械冲击系统性能仿真

在打桩作业中,机械冲击系统会产生周期性冲击载荷,每一次冲击均产生较大应力,冲击动力特性的研究显得尤为重要。本研究基于ANSYS LS-DYNA软件,建立了打桩锤冲击系统的有限元模型,研究了不同冲击能量下对砧座应力、桩端位移和冲击力大小的影响;研究结果表明:砧座应力集中于上接触面及其圆角处,最大应力达到360.361MPa,能量传递效率为91.86%;最大冲击力和应力与锤芯速度呈线性关系。本研究结果对冲击系统结构设计优化具有重要的指导意义。

基于ANSYS LS-DYNA水下爆破阻波帘的设计与研究

水下爆破试验危险性大、成本高,在实验室进行相关试验项目对设备和场地的要求非常严格,每次试验都要按照相关程序进行审批。针对目前爆破试验程序繁琐及等待周期长等现状,以水下爆破防护为研究对象,应用碰撞振动仿真技术设计水下爆破阻波帘,使设计的产品在尽可能少的水下试验次数下达到满意的效果。采用ANSYS LS-DYNA模块,使用不同材料做成的阻波帘进行防护仿真。在距爆炸点5 m,压强为7.5 MPa的位置进行数据采集,对比分析帆布阻波帘与其他5种不同材料的阻波帘的爆轰波减小系数。仿真结果表明,阻波性能从高到低排序为:空气泡、多孔铝板、汽车轮胎、泡沫塑料、石棉布。其中空气泡的阻波帘,在1 kg TNT当量工况条件下,距爆炸点5 m,压强为0.22 MPa处,压强降低率达到97%,防护效果最好。

基于LS-DYNA的冰材料模型二次开发及重叠冰应用

利用LS-DYNA材料库开发了一种适用于极地海冰的材料模型,该模型基于粘弹-塑性本构关系,采用Drucker-Prager模型作为海冰的屈服准则,同时可计及应变率对海冰材料失效的影响.通过圆台型冰破坏的仿真计算,验证了该材料模型的合理性;将模型用于重叠冰单轴压缩破坏的模拟,结果表明数值模拟的重叠冰破坏现象及冰载荷均与试验结果吻合良好,该模型可用于重叠冰的模拟.

基于ANSYS Workbench/Ls-Dyna的锤片—菌草粉碎系统的功耗模型分析

为了解决锤片式粉碎机在粉碎菌草过程中效率低、耗能高等问题,对菌草的粉碎过程以及功耗变化情况进行研究,设计了一种新型锤片,并利用ANSYS Workbench/Ls-Dyna对锤片与菌草的碰撞粉碎过程进行了数值仿真分析.以转速、斜面倾角以及茎秆直径为影响因素,以最大碰撞力和平均功率为试验指标进行单因素试验,确定各个因素的取值范围;通过多因素试验得到最大碰撞力以及平均功率的回归模型,在茎秆直径为22 mm的条件下以最小平均功率为主要优化目标,以最大碰撞力为次要目标得到最佳参数,即转速2623.18 r·min^(-1),斜面倾角7.12°,在此参数条件下,最大碰撞力95.37 N,平均功率165.15 W.

基于LS-DYNA的甘蔗收获机压蔗辊影响研究

为减轻甘蔗收获过程中甘蔗损伤并提高甘蔗收获机收获效率,本文基于有限元方法,分析了甘蔗收获机收获过程中压蔗辊对甘蔗损伤情况,通过对甘蔗收获机切割区域的应力分析表明,切割点和甘蔗-土壤界面有不同的应力表现。甘蔗收获机不带压蔗辊时,甘蔗在切割过程中发生不规则运动导致甘蔗间应力大于其屈服极限极易发生折断导致切割不完整。而压蔗辊可以显著降低甘蔗-土壤界面的应力,减少甘蔗间的运动,提高甘蔗切割质量。

基于ANSYS/LS-DYNA的镁合金材料某无人机滑橇式起落架的跌落分析

【目的】铝合金起落架在使用过程中,由于其具有质量高的特点会给无人机带来很多不必要的动能损耗。【方法】课题组以某型号的植保无人机为研究对象,通过制作材料的平替和优化结构设计,使其达到使用要求。对无人机起落架进行UG设计建模以及ANSYS有限元分析,得到起落架对应的应力云图和变形云图。材料平替过程中,质量由铝合金的0.86kg下降到了稀土镁合金的0.68 kg,质量降低0.18 kg。【结果】通过LS-DYNA跌落仿真结果可知,最大变形为7.416 mm,最大应力为196.46 MPa,低于材料屈服强度极限,满足强度要求,且跌落速度对起落架的变形影响更大,可以为同类型产品设计提供思路。【结论】1)通过替换镁合金材料作为起落架制作材料,对比铝合金质量减轻了20.9%。2)通过建立滑橇式起落架落震仿真模型,并通过输入合理的材料应力-应变曲线符合起落架着陆过程中的实际情况,准确模拟了起落架的落震试验过程。3)通过仿真计算分析,发现其速度对跌落过程中起落架的变形影响远大于起落架承担载荷多少的影响。研究结果对后续起落架的设计和优化具有较大的工程实际应用价值。

基于ANSYS/LS-DYNA的防凌减灾微差爆破数值模拟

为研究水下爆炸载荷对冰凌的破碎效果及二维双孔微差爆破冰体的损伤裂隙,结合黑龙江呼玛段实际冰水情,运用LS-PREPOST程序系统进行了数据后处理,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟了冰体爆破损伤裂隙发展情况与冰凌破碎过程。结果表明:合理延期时间下,随双孔爆破时间增长冰盖爆破面积逐渐变大,在40~45 ms时,冰层裂隙已基本不再扩展,冰层中爆炸冲击波已退化为弱波;受有效应力影响,冰盖形成明显的粉碎区和裂隙区,冰体产生径向裂纹和环向裂纹;爆破坑半径误差在8.4%以内,精度略有提高,验证了误差公式的准确性。

基于Ansys Workbench LS-DYNA的预控破片战斗部成形与飞散特性分析

为了研究预控破片战斗部壳体膨胀破碎后破片群的运动规律,利用Ansys Workbench LS-DYNA有限元软件模块对某型杀伤战斗部壳体爆炸成形和飞散过程进行了仿真分析,得到了战斗部破片群的最大速度为1 323 m/s,破片速度主要集中在1 125 m/s~1 250 m/s之间;单个破片的设计质量为1.4 g,形成破片群后破片质量主要集中在1.1 g~1.3 g之间,破片群质量损失为18.35%;破片群形成后测得静态飞散角为70°。仿真结果表明,破片群中破片的最大速度较改进后的Gurney理论公式计算结果偏低了9.32%,但误差在允许范围之内。同时,其他仿真结果数据也为进一步研究预控破片战斗部提供了理论依据。

基于LS-DYNA动力电池包底部球击失效分析

汽车行驶过程中动力电池包底面受到向上的挤压或撞击极容易造成电池安全风险,通过先进的仿真手段,准确地计算电池变形程度对评估电池的安全健康状态意义重大,而考虑材料失效模型是提高仿真精度的关键。基于GISSMO材料断裂准则,采用LS-DYNA软件进行有限元分析建立实验数值模型,对标单项拉伸等实验,获得应力三轴度与失效应变关系参数,同时优化累积损伤参数以考虑累积损伤因素的影响。基于优化后的材料本构模型进行底部球击仿真模拟分析,开展底部球击实验测试,通过对比分析发现,采用GISSMO材料失效本构模型进行底部球击仿真模拟分析,挤压力与位移曲线基本吻合,失效时间点的预测误差低于17.9%,材料裂纹形式、失效时间点、位置及区域均满足实验精度要求。证明本文研究所得的基于GISSMO材料断裂准则失效计算模型,可以用于LS-DYNA软件预测动力电池包动力学分析中裂纹产生、材料失效问题。

基于LS-DYNA的墩柱碰撞动力响应仿真分析研究

为研究山区桥梁墩柱遭受落石撞击的力学性能。基于ANSYS/LS-DYNA软件建立墩柱撞击有限元分析模型,通过分析撞击点处材料单元的速度、应力时程结果以及墩底最大主应力云图损坏情况,得出碰撞过程中墩柱在冲击荷载作用下的响应及规律。分析结果表明:撞击荷载作用初期,墩柱混凝土材料迅速开裂,撞击点处材料运动速度与撞击体基本一致;碰撞初期能量较大,材料失效过程短,通过耗能装置可以在一定程度上降低碰撞破坏的程度;墩柱顶部与底部在碰撞前期呈现一侧受拉,一侧受压状态,且受拉面存在一定的开裂趋势,在进行墩柱防护措施时,墩顶、底防护需予以一定的重视。

基于LS-DYNA的儿童座椅角度对Q3假人伤害分析

文章为解决新车型开发过程中后向安装儿童座椅靠背角度最优设置问题,通过分析某车型实车碰撞试验数据,基于LS-DYNA碰撞仿真分析软件对实车进行对标后,优化分析某两款儿童座椅靠背角度对Q3儿童假人的伤害影响,来阐述不同儿童座椅倾斜角度对儿童乘员的保护情况,为新车型儿童约束系统开发提供参考依据。结果表明:正面100%重叠刚性壁障碰撞试验(FRB)碰撞工况中,儿童座椅靠背倾斜角度,随着倾斜程度的减小,假人伤害总体呈现出逐渐减小的趋势。该研究为整车碰撞动态儿童保护评价,选定儿童座椅安装倾斜角度提供借鉴。

基于LS-DYNA的智能植保车喷雾仿真分析

本文运用SPACECLAIM、HYPERMESH和LS-PREPOST软件建立了智能植保车喷雾仿真模型,基于LS-DYNA求解器对仿真模型进行求解,对喷雾形成过程进行分析,解决了计算流体动力学方法求解喷雾过程时间长、计算资源消耗大的问题。同时,智能植保车喷雾仿真与物理试验结果相一致,间接说明了该方法的可行性,验证了仿真的有效性,从而为进一步研究智能植保车的喷雾机理以及优化喷雾参数提供了理论支持。

基于LS-DYNA仿真的汽车滑移门平顺性优化设计

目前主流的MPV车型,侧门采用滑移门结构是主流配置,滑移门频繁开闭过程中,常出现滚轮与导轨磨损严重、滑动不平顺等品质问题,严重影响客户的使用感知。为了在新车型开发前期能快速地提升滑移门的开关门平顺性品质,该文运用多体动力学理论和有限元仿真优化分析,对某MPV车型滑移门进行优化设计。对车门内外板等部件进行刚性化处理,对滑移门导轨、滚轮及滑轮臂等部件进行柔性化处理,建立滑移门刚柔耦合多体动力学模型。根据有限元模型求解分析,提取滚轮与导轨的接触力及质心加速度等关键指标,评估滑移门开闭过程的动力学特性,基于导轨结构及其倾角优化,提出设计改进方案,揭示影响滑移门平顺性的关键设计要素,以提升滑移门平顺性品质。

基于ANSYS/LS-DYNA的花键冷滚轧成形数值模拟

利用显式中心差分算法,借助有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,通过数值模拟,实现了花键冷滚轧成形过程的可视化。根据数值模拟的结果,讨论了齿形误差及其成因;揭示了滚轧过程中金属流动规律和应力变化情况;分析了冷滚轧前轴坯直径与成形后花键最大外径的关系,提出了轴坯直径的修改建议。研究结果为花键改进设计提供了定量依据,同时也为深入研究花键冷滚轧成形机理奠定了基础。