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。

基于ANSYS/LS-DYNA的飞机机翼前缘抗鸟撞分析

飞机的鸟撞事故是一种突发性和多发性的飞行事故,轻则飞机受损,重则机毁人亡,飞机结构的抗鸟撞设计与分析已经成为飞机设计中必须要考虑的重要内容之一。采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对飞机机翼前缘结构的抗鸟撞能力进行了数值分析,分析结果表明:与经验公式计算结果相比,文中的计算结果较好,误差范围一般在±10%左右,最小误差仅为0.4%。证明该计算模型可靠,计算精度高,可用于飞机结构的抗鸟撞结构设计与分析。

基于ANSYS/LS-DYNA的芦竹切割-进给速度匹配研究(英文)

高粗茎秆作物因茎杆硬度和刚度大,机械化收割难度大。以芦竹为对象,以高粗茎秆作物通用型回转链式切割器为基础,应用ANSYS/LS-DYNA建立了锯片-芦竹切割破坏动态模拟有限元模型,动态模拟了芦竹切割破坏过程,试验验证了获取锯齿切割破坏芦竹过程的载荷-位移历程曲线的可行性及芦竹破坏的模拟计算模型的有效性。提出了回转链式切割器切割-进给速度匹配修正系数概念,确定了切割芦竹时进给速度和切割速度分别取1.00 m/s和2.80 m/s为最佳速度匹配,其切割器工作速度匹配修正系数为1.22。研究结果为芦竹收割机的传统系统参数优化设计提供了理论依据。

基于LS-DYNA的冲旋钻头牙齿破岩机理仿真研究

介绍了显式动力学有限元软件LS-DYNA的功能特点,阐述了冲旋钻井中钻头牙齿与岩石相互作用数值研究的模型建立、网格划分、材料定义、接触定义及边界条件等相关问题。利用LS-DYNA对3种不同齿形牙齿在冲击载荷下破碎岩石进行了计算机仿真,描述了牙齿破岩过程,并求出了相应的应力、位移时程关系曲线,得到了3种不同齿形牙齿的破岩机理。经过分析发现,在弹头齿和锥形齿冲击下裂纹首先出现在岩石内部,齿和岩石接触面下端最早出现裂隙,而在球形齿冲击下裂纹首先出现在齿和岩石接触面边缘;3种牙齿齿尖应力波峰值由大到小依次为:弹头齿、锥形齿、球形齿;布齿时锥形齿宜分布在钻头头部端面中心、球形齿分布在边缘,弹头齿或者锥形齿可分布在中心与边缘之间,这样有利于提高钻井破岩效率。

基于ANSYS/LS-DYNA的齿轮传动线外啮合冲击研究

对ANSYS/LS-DYNA求解齿轮啮合冲击问题进行了研究,给出了齿轮啮合冲击碰撞数学模型及数值解求解步骤与方法,进行了实例计算,基于ANSYS/LS-DYNA对齿轮啮入冲击过程进行了数值仿真,得出了冲击速度与冲击力、齿宽与冲击力的数量关系,得到了较精确的冲击时间。研究表明ANSYS/LS-DYNA是研究齿轮啮合冲击问题的十分有用的工具,为齿轮啮合冲击的研究提供了一种新方法与途径。

基于LS-DYNA的扇形中深孔逐孔起爆段别优化

梅山铁矿是典型的"城市矿山",控制爆破振动效应对周边建筑安全意义重大。为优化其微差参数,降低爆破振动效应,利用LS-DYNA建立了准二维扇形中深孔爆破模型,在原典型微差方式的基础上,设计了五种不同段别组合的逐孔起爆方案,识别了各孔段振动速度波形,比较了各方案各孔段波形峰值。结果表明:间隔一至两个段别的微差方式更有利于应力波干涉减震;对于多孔段逐孔爆破,统一地改变孔间间隔时间往往不达到整体减震的目的;对于梅山铁矿的爆破参数,起爆段别调整为1-3-4-5-6-8-9-10-11段更有利于爆破振动效应的控制。针对模拟得出的最优方案进行了现场对比验证,现场试验表明:相对于原方案,优化后方案井下减震11.4%,地表减震15.2%,说明优化方案具有一定的应用价值。

基于LS-DYNA软件的水下爆炸数值模拟研究

文中就LS-DYNA软件在水下爆炸数值模拟中的应用,在近场爆炸、远场爆炸、气泡脉动等方面的具体实现方法以及各项计算参数对计算结果的影响进行了研究。

基于ANSYS／LS-DYNA的叶蜡石传压性能的有限元分析

利用有限元程序ANSYS/LS-DYNA对六面顶压机加压方式下(压力范围在5.7 GPa以内)传压介质叶蜡石的形变过程进行了模拟,并在RMT-150B型岩石力学伺服控制系统上测定了叶蜡石的弹塑性力学参数。给出了叶蜡石内部压力分布的数值分析结果,考察了焙烧温度对叶蜡石传压性能的影响。本研究结果对高温高压合成金刚石等超硬材料的传压介质材料的选取以及合成工艺的优化等方面具有重要的参考价值。

基于ANSYS／LS-DYNA模拟水下爆炸冲击波的等效质量法

文中针对通用有限元程序ANSYS/LS-DYNA在模拟远场水下爆炸时冲击波强度衰减过快的不足,提出了等效质量法,并利用该方法计算了某圆柱壳结构在远场水下爆炸冲击波作用下的动态响应,计算结果与试验结果吻合较好,从而验证了该方法的有效性。等效质量法可以显著提高ANSYS/LS-DYNA模拟远场水下爆炸冲击波的精度,从而增强了该程序模拟远场水下爆炸的能力。

基于LS-DYNA的弹体撞水过程流固耦合动力分析

基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了三维弹性弹丸体在多物质流体介质中运动的有限元动力分析模型,采用ALE方法对弹体撞水过程进行了流固耦合数值模拟,探讨了其中关键控制参数对弹体入水过程的影响。仿真结果表明,该仿真模型可以解决弹体撞水流固耦合计算中流体形变引起的数值计算困难,求解出的水—气交界面变化情况比较合理,求解出的不同撞水初态下弹体姿态和位置变化情况,可以为弹体撞水初态的选择提供依据。

基于LS-DYNA的移动硬盘跌落冲击耐撞性能分析

移动硬盘独特的机械工作方式和部件结构的复杂性决定其对振动冲击非常敏感。针对移动硬盘复杂的内部结构,遵循质量等效原则,基于ANSYS/LS-DYNA动力学分析软件建立非工作状态下的移动硬盘整体跌落冲击有限元模型,分析并确定移动硬盘跌落冲击耐撞性能评价指标。通过数值仿真,分析传动臂材料、传动臂形状以及跌落角度对移动硬盘耐撞性能的影响,为移动硬盘的耐撞性分析、评估与设计提供理论依据。

ANSYS/LS-DYNA在地震工程中的应用

近年在国内很流行的大型通用程序ANSYS不但具有强大的前后处理功能、丰富的单元类型和材料库,而且该软件中有一个LS-DYNA模块采用了粘性边界(viscous boundary)来模拟无限域的影响,从而可以方便地、较准确地进行地基动力作用分析。国外利用ANSYS/LS-DYNA进行地基动力作用分析非常普遍,而国内还未见到将ANSYS/LS-DYNA用于地震工程。本文将介绍如何利用ANSYS/LS-DYNA进行地基动力作用分析,同时,由于软件中用于模拟无限域的粘性边界精度较低,本文提出采用精度较高的粘-弹性边界替换粘性边界,从而改善了计算结果。

基于ANSYS/LS-DYNA电脑袜机成圈机件的动力学分析

为提高国产电脑袜机的设计与研发水平,运用现代机械设计分析软件ANSYS/LS-DYNA显性动力学分析模块对电脑袜机成圈机件进行动态仿真分析,主要研究电脑袜机编织过程中织针与三角接触碰撞时织针的响应情况,包括织针的位移、速度、加速度及受力情况。实验分析结果与理论分析对比表明,ANSYS/LS-DYNA分析方法能准确地模拟织针的运动情况及复杂的动态受力情况,为电脑袜机成圈系统的优化设计提供了一种可靠的理论分析方法。

基于LS-DYNA的铣削过程三维仿真研究

金属铣削是一个弹塑性变形和断裂的复杂过程,基于LS-DYNA对铣削加工系统建模,对系统进行动态三维仿真,并对7075铝合金材料进行铣削力动态实验测试,将其与仿真结果进行比较,验证仿真计算可靠性,对铣削温度分布进行了分析,通过调整仿真铣削模型的参数,对铣削过程进行优化,降低铣削力的大小,保证铣削过程的稳定和加工的质量,提高切削效率。