LS-DYNA软件中5种常用抗爆混凝土材料模型的分析与比较

LS-DYNA软件被广泛地应用于抗爆数值分析中。LS-DYNA软件虽然为用户提供了多种材料模型模拟混凝土,但是由于需要考虑材料的应变率效应,常用的混凝土材料模型主要有5种:72^#、84^#、96^#、111^#、159^#。为确定上述5种材料模型中哪种最适用于模拟抗爆数值分析中的混凝土材料,首先选取典型的RC板抗爆试验文献最为参考依据,然后分别采用上述5种材料模型建立与文献中条件完全相同的RC板有限元模型,最后将数值分析结果与试验结果与进行对比与分析。结果表明:(1)5种材料模型的数值分析破坏形态均与试验结果一致。(2)以RC板中心位移与层裂半径作为参考对象,72^#、96^#材料模型的数值分析结果吻合最好,而111^#材料模差别最大。(3)抗爆数值分析中应优先采用72^#、96^#模型模拟混凝土材料,84^#、159^#模型次之,应谨慎采用111~#模型。

基于LS-DYNA软件的单点渐进成形过程的模拟方法

单点渐进成形技术是基于快速原型制造技术所发展起来的新技术,本文介绍了一种基于LS-DYNA软件模拟单点渐进成形过程的模拟方法,为基础理论的研究提供了一种非常有效的方法。

LS-DYNA软件开展爆炸冲击波计算时需考虑的问题

针对LS-DYNA软件模拟空气中爆炸冲击波的传播过程时边界条件设置对计算结果的影响,验证了采用部分建模的方法对具有对称性的模型进行数值模拟的可行性;研究了无反射边界面对冲击波超压值的影响;提出把计算区域厚度与炸药厚度之比d作为判断三维模拟时模型厚度合理性的标准,并指出在进行冲击波三维数值模拟时d应大于2。

基于ANSYS和LS-DYNA软件系统对石油管道交叉穿越处事故的研究

基于ANSYS和LS-DYNA软件,开发出一种计算方法。建立事故计算模型,利用连续介质力学原理计算管线管壁处受到的应力情况,研究了处于应变状态下发生爆裂事故时的力学动态过程和管道可能被破坏的条件。

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。

深井高应力环境下束状组合孔拉槽爆破优化研究

为探究深井高应力环境下,采场束状组合孔拉槽爆破损伤破裂规律,采用LS-DYNA数值分析软件进行研究。通过建立平面数值模型,分析了无静应力、单向静应力和双向等值静应力3种条件下束状组合孔爆破破裂损伤情况。此外,对不同静应力条件下束状组合孔的孔间距和外围辅助空孔的布置方式进行优化,并进行工程试验验证。研究结果表明:相比无静应力条件,单向静应力和双向等值静应力条件下束状组合孔爆破损伤裂纹扩展受到抑制,静应力越大,抑制作用越显著。工程实践表明,根据静应力的大小调整束状组合孔孔间距和外围辅助孔布置方式,能够获得良好的拉槽爆破破岩效果。

带隔板复合装药结构对双层罩毁伤元成型的影响

针对带隔板复合装药爆轰波控制问题,利用LS-DYNA软件仿真研究了不同隔板参数及复合装药结构参数对爆轰波传播及作用过程的影响;结合X光成像试验验证并通过仿真研究了双层药型罩在不同装药结构参数下的成型规律。结果表明,随着隔板厚度及复合装药高度的增加,复合装药爆轰波由球面波向V形波转化,使得双层药型罩从包覆式侵彻体向杆式侵彻体转换;其中侵彻体的头部速度和长径比与隔板厚度、装药高度、炸药性能呈正相关,与隔板半径、隔板底部距起爆中心位置、内外层炸药直径比呈负相关,当隔板厚度为0.114~0.142倍装药口径、隔板半径为0.400~0.429倍装药口径、隔板底部距起爆中心位置为0.100~0.129倍装药口径、复合装药高度为0.971~1.257倍装药口径、内外层炸药直径比为0.77~0.83时,杆式侵彻体成型较好。

基于LS-DYNA模拟老年股骨颈骨折的有限元分析

背景:随着老龄化的加剧,骨质疏松性髋部骨折的发生率及死亡率上升,研究其发病机制和防治方法具有重大意义。目前应用有限元分析法判断骨折的依据仅限于骨折失效的起始点或剖面视图的分布走势,未能完全反映骨折断裂的实际情况。目的:拟基于LS-DYNA有限元分析软件建立模拟跌倒外力致老年股骨颈骨折的断裂模型,评估断裂效果。方法:选取1例老年股骨颈骨折的CT影像资料;运用Mimics软件对健侧进行区域增长、腔隙填充、编辑蒙罩、重建健侧股骨近端模型;导入Hypermesh和LS-DYNA软件,划分网格、定义材料属性;设置失效参数和界面属性;模拟跌倒外力设置载荷和边界约束;计算出股骨颈骨折断裂模型,评估断裂效果。结果与结论:(1)健侧股骨近端三维模型有效性得到验证,基于LS-DYNA的老年股骨颈骨折三维有限元断裂模型与患侧骨折线走向的匹配度接近83%;(2)结果发现,基于LS-DYNA有限元分析软件能够较好地模拟出股骨颈骨折断裂情况,为不同跌倒外力致股骨颈骨折分型机制的探索提供实验基础。

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Hypermesh 14.0和LS-DYNA的老年转子间骨折有限元建模分析

背景:目前运用有限元法分析股骨转子间骨折多局限于应力分布情况,多类型转子间骨折有限元断裂模型国内外未见报道。目的:运用Hypermesh 14.0及LS-DYNA模拟股骨近端侧方跌倒受力建立多型转子间骨折有限元断裂模型,评估模型效果,分析转子间骨折的力学发生机制。方法:选取1例单侧老年转子间骨折患者,获取健侧髋部CT影像资料,导入Mimics 19.0建立股骨近端几何模型,经Geomagic studio 2013光滑等处理,Hypermesh 14.0划分网格,设置材料参数,确定边界条件并赋予载荷参数,导入LS-DYNA求解器进行分析运算,在Hyper View中查看运算结果。结果与结论:(1)股骨近端的应力分布情况与既往研究高度符合,在持续剪切应力作用下获得EvansⅠ型转子间骨折模型,调整载荷后共获取6型骨折模型;(2)结果发现,基于Hypermesh14.0和LS-DYNA的有限元法可以较好的模拟转子间骨折断裂情况,剪切应力在转子间骨折的发生中起重要作用,以上结论可为转子间骨折防治提供一定的实验参考。

以LS-DYNA为基的重型凿岩机冲击能的波动力学分析

利用波动力学从理论上分析重型凿岩机冲击凿岩系统模型,得出冲击动载参数的相关表达式,并在此基础上用非线性动力学分析软件LS-DYNA对其本构模型进行仿真计算,分析中等硬度岩石条件下重型凿岩机冲击凿岩所需冲击能的临界值问题。为以后钻头研究和重型凿岩机的设计提供一种有效的分析方法。

基于LS-DYNA球形破片穿甲的网格划分研究

为了系统地掌握球形破片终点弹道性能,利用LS-DYNA软件进行了球形破片侵彻靶板的有限元分析研究,将实验结果中网格划分的不同情况图形化处理后进行了比较,确定出了网格划分的标准,并通过仿真计算得出了球形破片穿甲后的剩余速度及穿后角度,为装甲目标易损性分析方法的确定和模型计算提供了有益的理论基础。

CGM水泥基灌浆料力学特性及动态本构模型

为研究C-Type Grout Material(CGM)水泥基灌浆料力学特性,以及在动态加载条件下破坏失效规律,开展一系列静、动态力学测试,标定该材料Holmquist-Johnson-Cook(HJC)动态本构模型参数,基于LS-DYNA软件开展了Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB)试验有限元动力模拟。实验结果表明:CGM水泥基灌浆料力学性质稳定,单轴受力条件下表现出明显的脆性,在有围压条件下加载具有显著的弹塑性,动态加载条件下率效应明显,应变率达到119 s^(-1)时,动态峰值强度可提高1.62倍。数值模拟结果表明:使用本文试验数据标定的HJC本构模型参数,可准确预测CGM水泥基灌浆料在不同应变率下破坏前的峰值应力和峰值应变,为该材料在动态冲击作用下应用提供参考依据。

利用ANSYS/LS-DYNA的打捆机送线系统动力学接触仿真分析

与偏心轴配合使用的压线辊的压紧力无法用传统力学方法计算得到,利用ANSYS/LS-DYNA软件对打捆机送线系统进行动力学接触仿真分析,得出送线过程中不同的压线辊与驱动轮中心距时压线辊的压紧力及其相应的应力状况,其中压紧力最大且相应最大应力没有超过捆线屈服极限时的中心距即为最优结果。

基于LS-DYNA的压缩机轴承可靠性分析方法研究

基于虚拟样机技术,采用非线性有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA对往复式压缩机的传动机构进行动态仿真分析,根据仿真结果,应用响应面法构建滑动轴承极限状态方程,分析其可靠性灵敏度,为工程设计提供依据。

基于ANSYS/LS-DYNA的射钉侵入混凝土运动分析

以ANSYS/LS-DYNA软件为工具,分析射钉在混凝土中不同时刻的位移、速度、加速度变化情况,以便更好地理解射钉侵入混凝土时的运动情形。

距保护对象不同位置时气泡帷幕削减效果数值模拟

针对航道工程中水下钻孔爆破的特点,为探索距保护对象不同位置时气泡帷幕对水中冲击波有害效应的削减效果,依托西部陆海新通道(平陆)运河航道工程,利用ANSYS/LS-DYNA爆破模拟软件,构建无气泡帷幕、气泡帷幕距离被保护对象桥墩5m、10m和15m等四种条件下的水下钻孔爆破计算模型,得到四种条件下的水中冲击波压力峰值及冲量。通过对比分析,结果表明:当气泡帷幕距离被保护对象5m时,对水中冲击波压力峰值及冲量的削减作用最为明显。

基于LS-DYNA平台下的货车前下防护装置性能分析

本文根据利用LS-DYNA软件所做的一个货车前下防护装置开发案例,提出应对《商用车前下部防护要求》的卡车前下防护装置设计要领。

基于LS-DYNA的折叠翼动力学分析方法

折叠翼展开时间短,冲击载荷大,对折叠翼展开机构的定位、锁紧以及缓冲装置的要求都较高。通常采用的分模块设计方法对结构简化后不能完全反映真实的系统特性,文中根据折叠翼展开机构平面运动简图建立了数学模型,采用LS-DYNA软件建立了折叠翼展开机构的有限元模型,并考虑了系统结构弹性与摩擦力的影响,对折叠翼动力学与结构强度进行综合仿真。仿真结果表明,该方法能够模拟展开机构定位销剪断过程、锁紧销完成锁紧动作以及机翼完全展开的动态过程,得到各构件运动参数信息,并且在大冲击载荷作用下,结构弹性会使折叠翼展开到位后出现过冲及振动现象。因此,在折叠翼展开机构设计时,不仅要满足快速展开的运动要求,还要提高结构强度来抑制过冲及振动。文中方法可为折叠翼展开机构的工程设计提供参考。

基于LS-DYNA的钢管排锯机的力学参数研究

通过对钢管排锯机锯切过程的LS-DYNA有限元仿真和最大切削力的理论计算,得出仿真的最大切削力41 638N与理论值44 390 N,相对误差为6.2%,说明用LS-DYNA有限元仿真探究钢管排锯机切削机理是有效可行的方法。切削力的变化趋势同锯片周向力变化相同,其大小也主要取决于锯片的周向力。