LS-DYNA程序在战斗部仿真计算中的应用

在简要介绍非线性动力有限元程序LS DYNA及程序中所采用主要算法的基础上 ,着重叙述了它在战斗部仿真计算中的应用 ,并用LS DYNA程序对某型子母弹战斗部火药燃烧驱动子弹的前期运动过程进行了仿真计算 ,获得了子弹的初始运动速度和初始运动姿态以及子弹弹体的初始受力情况。

Ls-dyna在聚能射流模拟中的应用

采用Ls-dyna软件模拟了聚能装药金属射流,得出了射流形成的过程以及相应的物理现象。数值模拟结果表明,Ls-dyna得到的结果真实、有效,为聚能射流研究提供一种有效的分析手段。

基于ANSYS/LS-DYNA聚能射流侵彻靶板的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元大型工程分析软件,对某军用战斗部线型聚能装药切割器进行聚能装药射流形成、侵彻靶板过程的数值仿真,得到与试验结果相近的聚能射流形成和侵彻的物理现象和规律,侵彻深度误差为8.74%,验证了该模型和数值算法的合理性。在战斗部的设计中有一定借鉴意义。

基于LS-DYNA的爆炸应力波在不同密度岩体中传播规律研究

利用LS-DYNA程序对不同密度岩体内爆炸应力波传播特性以及应力峰值进行模拟分析,结果表明:应力峰值随爆源距的增长而衰减;相同距离条件下,应力峰值随均匀岩体密度呈线性增加趋势;松散有裂隙的介质可降低爆炸应力,起到降震的作用。研究结果为工程降震措施提供参考。

无人帆船柔性风帆性能的流固耦合仿真分析

为了探究柔性风帆在不同风况下的变形结果及变形对气动性能的影响,本研究中进行柔性风帆性能的流固耦合仿真分析:构建1.4 m无人帆船主帆初始形状模型和材料模型,并基于LS-DYNA程序对柔性风帆在不同攻角下进行变形计算,构建变形后的风帆形状;基于STAR CCM+程序在相同条件下对变形风帆和初始风帆进行气动性能计算。结果表明:柔性风帆变形结果主要表现为拱度变化和有效攻角变化,材料本身的拉伸对拱度变化的影响可以忽略不计;当拱度增大带来的升力增大效应强于有效攻角减小带来的升力减小效应时,升力总体上为增大;变形风帆的升力系数随着攻角的变化而更为合理、升阻更大;根据变形风帆的极曲线,获得不同航向角下的最佳攻角和最大推力系数,适用于优化柔性风帆无人帆船横风航行时的控帆策略。

核电站高能管道断裂防甩分析方法研究

以AP1000核电站汽轮机房第一跨主蒸汽与主给水管道为例进行断裂甩管分析,对管道布置进行优化,以减少管道破口,为合理设计防甩约束提供必要的参考数据。采用基于能量平衡的有限差分理论推导以及有限元动力分析计算,对管道甩击动能的分析方法进行了研究,合理计算了作用于防甩靶物的动能。最后通过分析靶击物以确定是否设置防甩装置,并论证了甩管不会对核岛厂房等重要关注构筑物造成不可接受的损伤。

有效射流结构模式的数值模拟

应用LS-DYNA程序及示踪点信息后处理方法,将典型小锥角药型罩沿母线方向分为4段,研究其微元在炸药爆炸驱动下的运动规律及有效射流结构模式。射流形成并稳定后,将罩质材料按速度大小分为6段,得到各段结构组成模式。结果表明,有效射流高速段由药型罩顶部材料组成,次高速段及中速段由罩中部及中下部材料组成,靠近罩底部约0.25倍罩高范围内的材料不形成射流,有效射流段为初始材料微元的管状分层分布形结构。

江津中渡长江大桥船桥碰撞力的计算和分析

结合拟建江津中渡长江大桥桥墩船撞力计算,对船舶撞击速度、角度的选取及影响进行了探讨;分别运用国内外现行的规范公式、经验公式及有限元模拟方法,对3 000 t、5 000 t级船舶撞击桥墩的碰撞力进行了计算对比。结果表明:我国现行公路和铁路规范公式计算结果偏小,美国AASHTO规范公式、修正沃辛公式与有限元计算结果基本一致。

板厚度和梁柱线刚度比对结构抗连续倒塌的影响研究

通过拆除构件的设计方法,运用ANSYS/LS-DYNA有限元计算软件建立六层三跨的钢筋混凝土框架结构模型,分析板的厚度和梁柱线刚度比对钢筋混凝土结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:若增加楼板的厚度或减小梁柱的线刚度比,框架结构的延性提高,稳定性增加,钢筋混凝土框架结构可能产生的连续倒塌的时间延缓,有利于逃生。

桥墩柔性防撞装置的内力分析

在计算技术不断发展的今天,大跨径桥梁结构的计算理论和建造技术得以不断完善。国内许多交通主干道的线路,设计了跨越大江、河流、海湾的大桥,也设计了跨越大陆与岛屿之间的大桥。同时,船舶运输行业迅猛发展,船舶交通繁忙,大吨位船只日益增多,撞击力大,一旦出现撞击事故,造成的经济损失将是巨大的,由此需要设置防撞装置。目前防撞装置的计算尚未成熟,直接影响了对防撞装置使用有效性的判定。该文仅对湛江海湾大桥主桥墩柔性吸能防撞装置的受力计算进行简单介绍,以供参考。

爆炸冲击作用下立姿人体抛离问题

为了研究两半正弦正负相组合波形作用下人员抛离问题,以LS-DYNA程序为工具,计算了立姿人体抛离时程曲线。考虑了人体阻尼影响,比较了人体抛离速度与已有公式的计算结果,指出了已有公式的合理适用范围。计算结果和已有经验公式的结果吻合较好。

冲击载荷下孔隙塌缩过程的数值模拟

爆炸压实过程中多孔体的孔隙闭合程度对压实效果起着决定性作用。利用LS-DYNA有限元程序,对无氧铜中的圆形孔隙塌缩过程进行了数值模拟。根据模拟结果分析得出,在6 GPa的冲击压力下,孔隙闭合时不同边界区域会发生爆炸焊接和射流侵彻,这2种结合机理可以使材料结合更牢固,提高材料的致密度和机械强度,实现高质量的爆炸压实。

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。

火药燃烧驱动子弹的数值分析

用LS DYNA非线性动力有限元程序对某型号子母弹战斗部模型火药燃烧驱动子弹的前期运动过程进行了数值分析,获得了波纹管材料和子弹壳体材料的应力应变历程曲线以及子弹抛撒的初速度等多个结果,这对于研究该型号战斗部作用机理和效应评估等都有重要意义。模拟计算的子弹抛撒初速度与试验值基本一致。

船舶撞击桥梁的撞击力计算方法探讨

船舶撞击桥梁过程包含巨大能量交换,是一个毫秒到秒量级的短时程动态过程,本质上是一个复杂的冲击动力学问题。现有各种规范中的计算公式都是经验公式,都是基于刚体或弹性体整体碰撞的简单理论,用于解析动态力学过程是不合适的。该文通过冲击动力学理论,应用LS-DYNA3D通用程序对船撞力进行数值计算得出分析结果,与公路规范公式进行比较,提出一个修正系数作为公路规范公式的补充,供业内人士参考。

Dual cycloid gear mechanism for automobile safety pretensioners

The most conventional vehicle pretensioner system consists of an internal gear pair with involute teeth. However, it has been well known that the corresponding gear pairs are relatively weak under the situation of impact loadings. To improve this phenomenon, a new pretensioning gear system with cycloid teeth rather than the involute ones was proposed, and dual cycloidal gear mechanisms were designed for satisfying geometric constraints and dynamic loading conditions. The simulations of the prototypes were conducted by LS-DYNA program and the experiments for a prototype were performed for a dynamic model with impact loading devices. The results show that the better operation and the smoother motion are confirmed in the proposed cycloidal gear system rather than the conventional one without interferences between gear teeth under the impact of a crash.

爆炸冲击下珊瑚砂动态本构模型

以珊瑚砂为主要覆盖域的岛礁在面临动力灾变时,确定岛礁工程抵抗极端冲击荷载的阈值至关重要,珊瑚砂的动态本构关系是防护工程设计的关键要素。本文中,根据SHPB实验和静态压缩实验的结果,提出了一种基于应变率强化规律确定珊瑚砂物态方程的方法,并确定了珊瑚砂动态本构模型的参数。分别基于流体弹塑性模型和Perzyna黏塑性帽盖模型,结合LS-DYNA有限元程序,通过对侵彻和爆炸的数值计算,验证了模型的适用性。基于建立的模型,对不同相对密实度的珊瑚砂开展了侵彻和爆炸数值计算,结果表明,密实度对爆炸波的衰减影响较大、对侵彻深度的影响较小。

爆炸冲击下仪器抛离问题研究

用带正负向的正弦加速度脉冲近似描述刚性基础的冲击运动，利用LS-DYNA程序计算了不同状况下搁置于基础上仪器抛离情况，研究了仪器抛离条件、抛离时刻、抛离速度以及抛离高度等同题。

水下非接触爆炸冲击作用下悬浮隧道动力响应

为了研究水中悬浮隧道在近场非接触爆炸荷载作用下的运动学及动力学行为规律,通过任意拉格朗日欧拉耦合算法处理流固耦合和强间断流场模拟问题,采用Jones-Wilkins-Lee(JWL)方程和Mie-Gruenisen状态方程分别模拟爆生气体和水的压力,并利用基于势流理论和边界元法的LSDYNA有限元动力学程序实现上述问题求解计算,分析锚索支撑体系、炸药量和爆心距离对悬浮隧道结构位移、速度、加速度和应力的影响。结果表明:非接触爆炸冲击作用下,3种支撑体系的差异对悬浮隧道管段的位移、速度、加速度和应力影响较小,相同爆炸荷载作用下垂直支撑锚索的轴力远小于其他2种工况(组合支撑和倾斜支撑),组合支撑体系和倾斜支撑体系比垂直支撑体系锚索轴力最大值要大296%和283%;管体的位移、速度和应力随着炸药量增加近似呈线性增加,加速度近似呈抛物线增加,200,500kg炸药引起的管段跨中加速度比100kg炸药引起的加速度大26.2%和223%,炸药量是影响悬浮隧道结构安全性的关键因素;管段位移、速度、加速度和应力随着爆心距增加而近似呈幂函数下降;与2m爆心距相比,5,10,20m工况时加速度峰值分别下降了73.2%、94.2%、97.5%;通过回归分析和拟合函数可计算满足结构安全的允许炸药量和安全距离,进而为非接触爆炸荷载作用下悬浮隧道的安全性评价提供依据。