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短型金属复合筒对混凝土的高速侵彻效果研究(3)

时间:2018-07-21 21:15来源:毕业论文
2.3数值模拟法 数值模拟是经验公式、理论分析之后的第三种科学研究方法,这种方法是通过一定程序化的算法,模拟现实世界中的模型,经过计算得到结


2.3数值模拟法
数值模拟是经验公式、理论分析之后的第三种科学研究方法,这种方法是通过一定程序化的算法,模拟现实世界中的模型,经过计算得到结果。由于需要进行大量的计算,因此在计算机发明以前,这种方法没有可行性。1948年,冯•诺依曼发明了计算机,使得数值模拟成为可能。而且计算机发明以来,软硬件技术获得了长足的进步,一方面,硬件技术的发展为科学计算提供了高速计算实体,另一方面,各种算法,如有限元等方法逐渐成熟,新型无网格等算法也逐渐得到了应用,这都为人们认识复杂问题提供了便利,使得对较复杂问题可以采用计算机数值模拟的方法进行研究[9]。与经验公式法相比,数值模拟法更为经济,便利。短型金属复合筒对混凝土的侵彻作用就是一个非常复杂的问题,利用数值模拟方法不仅可以预报侵彻深度、侵彻作用停止时间等结果量,而且对暂时不能从实验中直接观测出来的过程量,如变形弹侵彻侵蚀演化、侵彻阻力的时变分析、侵彻速度等,数值模拟方法也可以较好地进行分析[10]。
本课题采用三文接触有限元方法,通过PROE和HyperMesh进行结构建模和网格离散,采用三文接触单元和力学模型,对短型金属复合筒对混凝土的高速侵彻进行分析, 对侵彻深度和效果进行数值化模拟。
ANSYS/LS-DYNA是能够模拟分析各种复杂问题的通用显示动力分析程序,它以Lagrange算法为主,能够对二、三文的非线性的金属冲压成型及高速冲击碰撞等冲击问题进行求解。与大量的实验分析验证,LS-DYNA的计算结果非常可靠[11]。
LS.DYNA是由J.O.Hallquist博士于1 976年在Lawrence Livermore NationalLaboratory主持开发完成,其最纫被称为DYNA程序,是目前所有显式求解程序的基础代码。其于1989年创建LSTC公司,推出LS.DYNA软件。此后,于1993年、1997年、1999年、2001年、2003年、2009年陆续推出930版、936版、940版、950版、960版、970版、971版。ANSYS收购LS.DYNA软件使用权后,形成ANSYS/LS.DYNA产品。
LS-DYNA功能特点
(1)分析能力:LS-DYNA具有强大的分析能力,可模拟许多二、三文结构的物理特性及力学特性并加以分析;
(2)材料模型:LS-DYNA程序目前有160多种金属和非金属材料模型可供选择,其中还包括自选材料(UDM),并可考虑材料失效、损伤、粘性、蠕变、与温度相关、与应变率相关等性质;
(3)状态方程:由于对于高速高压碰撞下的结构材料、流体、物质燃烧等有化学反应的过程都必须采用状态方程来描述,所以在LS-DYNA的材料模型中有较多的材料可通过状态方程描述。
(4)单元库:LS-DYNA程序现有16种单元类型,各类单元又有多种理论算法可供选择,单元计算具有速度快、存储量小,可以满足大部分有限元网格划分的需要;
(5)接触分析功能:LS-DYNA具有全自动接触分析功能,并有多种接触类型可以求救工程应用中的接触问题,使用简单,功能强大;
(6)初始条件、载荷和约束;
(7)自适应网格划分;
(8)ALE和Euler列式:可以解决在Lagrange列式中出现的单元严重畸变引起的数值计算困难问题;
(9)SPH算法:可以解决许多常用算法解决不了的问题,适用于高速碰撞、侵彻的数值模拟;
(10) EFG算法:计算大变形问题,避免有限元单元扭曲引起的数值不稳定。
其中LS-DYNA还有其它的一些功能如:边界元法、刚性墙、汽车安全分析、隐式求解等20个功能。正是这些强大的数值模拟功能,使得LS-DYNA几十年来一直是非线性动力分析的核心软件,得到相关领域的专业人员的认可,在民用领域和国防领域得到广泛的应用。 短型金属复合筒对混凝土的高速侵彻效果研究(3):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_20130.html
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