冲击动力学
radioss冲击动力学运动条件
冲击动力学运动条件第七章: 运动条件绑定接触/INTER/TYPE2 刚性墙/RWALL刚体/RBODY边界条件/BCS强制位移/IMPDISP用于圆柱坐标系的Icoor/SKEW强制速度/IMPVEL不兼容的运动条件绑定接触定义了从运动学上将一组从节点限定在主面上的接触，它可以用来连接粗糙网格与细分的网格，可用于模型点焊和铆钉等。
绑定接触/INTER/TYPE2 (实体点焊与金属片之间)绑定接触可通过一组从节点和一个主面来定义在定义的搜索范围（d search）内，从节点的运动和主面相连如果从节点在gap范围内，搜索找不到主面，模型检查过程中(_0000.out) 中会出现警告。
从节点不能同时被包含在两个/两个以上运动约束中，否则会出现不兼容问题。
罚函数法RADIOSS有一个选项用罚函数法来定义Type 2 接触，使用Spot flag= 25 排除潜在的不兼容运动条件。
从节点及其投影点之间定义为弹簧单元，罚刚度是恒定的，由主面和从面的平均节点刚度计算出。
绑定接触/INTER/TYPE2 公式绑定接触/INTER/TYPE2：忽略选项此选项，可用于自动删除所有无法正确投影到主面的从节点。
绑定接触/INTER/TYPE2 删除选项如果在接触的主面上定义了失效（壳单元破坏），有必要更新接触来释放在从节点与被删除单元之间的运动条件。
绑定接触/INTER/TYPE2卡片信息search 默认设置为主面的平均尺寸Spot flag 默认设置为运动学方法如若产生断裂刚性墙/RWALL刚性墙为定义刚性面与变形体节点之间的接触，提供了一种简易的方法。
PLANE –无限平面刚性墙CYL –无限柱面刚性墙从节点四种类型的刚性墙无限平面直径为Ф的无限柱面直径为Ф的球体平行四边形point M1point M or Node N球Mslave nodespoint M or Node Nn = M M1 X M M2slave nodes刚性墙，通过表面和一组从节点来定义从动节点，通过节点列表或搜索从节点的范围（距离）来定义。
【冲击动力学】第一讲 引言
Homework 1
• 在互联网上搜索和下载涉及碰撞、冲击、爆炸等过程的高速录像 资料，分析碰撞过程，并给出一个关于碰撞的分析。
Homework 2
• 刚性球的弹性碰撞（没有能量损耗）
• Evaluate the velocities of the balls after impact. • What is the rebounding velocity of a ball after impacting a rigid wall?
本节内容结束
冲击和分类
• 弹性碰撞，及冲击； • 弹塑性碰撞； • 结构碰撞：变形及破坏； • 爆炸及高速碰撞； • 超高速碰撞
冲击速度/应变率/材料行为
➢ 冲击速度是衡量冲击效应的关键因素； ➢ 界定不同种类冲击效果的速度又取决于发生冲击 物体的材料特性。
一些有趣的冲击现象
教 材及参考资料
• 《冲击动力学》，余同希、邱兴明著，清华大学出版社；t Mechanics”, W.J. Stronge, Cambridge Press; • “Impact: The Theory and Physical Behaviour of Colliding Solids”, W.
什么是冲击？冲击和振动有什么异同？
• 冲击是不同物体（通常指固体）在短时间里发生相互作用，造成 其形状、形态和运动状态发生显著变化的过程；
• 共同点：时间相关的力学响应； • 不同点：
• 振动问题指结构长期的、周而复始的往复响应，往往用特征频率、模态 分析等方法处理；
• 冲击问题：研究结构对外来载荷的初期响应，有时称作瞬态响应问题 （transient problem）。
非牛顿流体液滴生成和冲击动力学研究 国基金
非牛顿流体液滴生成和冲击动力学研究国基金非牛顿流体作为一种特殊的物质类型，其在液滴生成和冲击动力学方面的研究具有重要意义。
本文主要针对国家基金所关注的这一领域，详细探讨非牛顿流体液滴生成过程及其在冲击过程中的动力学行为。
一、非牛顿流体液滴生成研究1.液滴生成过程非牛顿流体液滴生成过程主要包括液滴的形成、生长和断裂三个阶段。
在形成阶段，流体在表面张力的作用下形成液滴；在生长阶段，液滴逐渐吸收周围流体，体积增大；在断裂阶段，液滴从流体源脱离，形成独立液滴。
2.影响因素非牛顿流体液滴生成过程受到多种因素的影响，主要包括：（1）流变性质：非牛顿流体的流变性质会影响液滴生成过程，如剪切稀化、剪切增稠等。
（2）表面张力：表面张力是液滴生成的重要驱动力，其大小直接影响液滴的形态和尺寸。
（3）流体流速：流体流速会影响液滴的生长速度和断裂过程。
（4）环境条件：如温度、湿度等，也会对液滴生成过程产生影响。
二、非牛顿流体液滴冲击动力学研究1.冲击过程非牛顿流体液滴冲击动力学主要研究液滴在撞击固体表面时的行为。
冲击过程包括液滴的变形、飞溅、反弹等。
2.影响因素（1）液滴性质：如液滴的粘度、表面张力等，会影响冲击过程中的液滴行为。
（2）固体表面性质：如表面粗糙度、润湿性等，会影响液滴在固体表面的铺展和反弹。
（3）冲击速度：冲击速度是影响液滴冲击动力学行为的关键因素，速度越大，液滴的变形和飞溅现象越明显。
（4）冲击角度：液滴冲击固体表面的角度也会影响冲击过程。
三、研究意义与应用前景非牛顿流体液滴生成和冲击动力学研究，对于揭示非牛顿流体在复杂环境下的行为规律，具有重要的理论意义。
此外，该研究在工业、农业、生物医学等领域具有广泛的应用前景，如涂料、农药喷洒、生物样本处理等。
冲击动力学 ppt课件
3-2-1 弹性波从固定端的反射
固定端的边界条件为 v 0（这是相对于杆及固定端初始
状态为自然静止状态而言）。
[例3-2-1]设长为l的长杆初始状态为自然静止状态，左端施 加突加恒值拉伸载荷v1，杆右端为固定端。
C0
应为波系图中的OA，其方程为：
X C0t
左传波的特征线对应为AB，其方程为：
XlC 0 tC l0 XC 0t2l
各区解如下：
1区： 2区：
10C0v1
2
1
0C0(v2
v 20
v1)，
同样可从v 图中可以直接得出。）
某一时刻的 X 图和某质点位置的 t 图略。
冲击动力学
l 回顾：对于一维纵波
dX Cdt
◆ 沿特征线有： d v C d
d 0 C d v
初始状态为自然静止态的线弹性波有：
X C 0t v C 0
0 C 0 v
◆ 波阵面前后（跨过特征线）有：
dX Cdt
d v mC d
d m 0 C d v
v44
v2
2
v3 v1
3 1
4 2 3 1
图3-1-6
3-2 弹性波从固定端和自由端的反射
当杆中传播的应力波到达杆的另一端时将发生波的反射， 反射波的性质与边界条件息息相关。
从某种意义上说，边界条件（如固定端或刚壁，自由端） 对于入射波来说，实际上是对入射波波阵面后方状态的一个 新的扰动，这一扰动的传播就形成反射波。
初始状态为自然静止态的线弹性波有：
X C 0t v mC 0
冲击动力学
力解值表达式，画出某一时刻的 X 图和某质点位置的
t 图。
[ 分析 ] 两杆初始应力和应变为零，但初始质点速度不为零， 分别为 v1 和 v2 ，撞击后，在两杆中分别形成了方向相反的强 间断弹性波，根据碰撞界面上压力相等（等截面时应力也相
等）、质点速度相等条件，两杆从碰撞面开始应力和质点速
落锤冲击钢丝的试验，请分析落锤自由下落后，钢丝受冲击 拉断的位置是冲击端A 端还是固定端B 端，此外致使钢丝冲
击拉断的控制因素是什么。
图3-2-3
[分析求解]依题，设固定端B 端为坐标原点，钢丝绳方向为
X的正向，落锤下落冲击到A 端时为初始时刻，可以画出相 应的波系图和 v 图。
图3-2-4
（该解同样可从 v 图中可以直接得出。）
某一时刻的 X 图和某质点位置的 t 图略。
讨论： （1）可以看出，当杆初始状态为自然的静止状态时，在
固定端界面上，即入射波与反射波相遇的界面处质点速度为
零而应力加倍。 （2）当长杆中初始状态为均匀场，参量对应为σ*、v*， 则有
1 * 0 C0 (v1 v*) 2 1 0 C0 (v2 v1 ) v2 v *
（ 4 ） 如果本题中 v1 和 v2 方向反向，则杆处于受压状态， 求解方法一样，但要注意画图时各参量的正负方向。
（5）图3-1-6所示特征线所组成图示各区域，其中1、2、
3和4区若均为恒值区，则可以直接得到：
v4 v2 v3 v1 4 2 3 1 2 3 1 4
（该解同样可从 v 图中可以直接得出。） 某一时刻的 X 图和某质点位置的 t 图略。 由上可知：当杆初始状态为自然的静止状态时，在自由 端界面上，即入射波与反射波相遇的界面处质点速度加倍而
冲击动力学
dX Cdt
◆ 沿特征线有： d v C d
d 0C d v
初始状态为自然静止态的线弹性波有：
X C 0t v C 0
0 C 0 v
精选课件
1
◆ 波阵面前后（跨过特征线）有：
dX Cdt
dv
Cd
d 0C d v
初始状态为自然静止态的线弹性波有：
由于固定端先达到较大的应
力值，故钢丝绳受冲击被拉断的
位置是固定端B，而不是冲击端A。
由波系图可求解出各区具体解值
（与前面求解弹性波从固定端的
反射情形是一样的）。
精选课件
28
而影响钢丝绳冲击拉断的控制因素是
落锤的高度，而与落锤的质量基本无关。
这是因为落锤的高度决定了落锤冲击A端 时的速度，也就决定了外加载荷的大小。
零而应力加倍。
（2）当长杆中初始状态为均匀场，参量对应为σ*、v*，
则有
12*100CC00((vv21vv1*))
v2 v*
2精 选2 课件1* v2 v 0 C * 0(v 1 v * )*
21
3-2-2 弹性波从自由端的反射
自由端的边界条件为 0 。
[例3-2-2]设长为l的长杆初始状态为自然静止状态，左端施加
从某种意义上说, 边界条件（如固定端或刚壁, 自由端）
对于入射波来说, 实际上是对入射波波阵面后方状态的一个
新的扰动, 这一扰动的传播就形成反射波。
对于弹性波而言, 入射波与反射波的总效果可由叠加原
理来确定, 入射波与反射波叠加的总效果符合所给定的边界
条件。
精选课件
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3-2-1 弹性波从固定端的反射
t 图。
冲击动力学
冲击动力学一、冲击动力学的基本内涵冲击动力学——研究材料或结构在短时快速变化的冲击载荷作用下产生波动（应力波传播），并使固体材料产生运动、变形和破坏的规律，涉及固体中弹塑性波的传播和相互作用的动力学分支学科”。
什么玩意，一脸懵逼有没有。
来点通俗易懂的，“骑马射箭”、“枪械射击”、“汽车碰撞”、“炸弹爆炸”这些贴近生活的情景总知道吧，这些都是典型的冲击动力学问题。
冲击动力学，其实就是研究诸如此类的瞬变、动载荷动态作用下，结构的动态响应过程。
“原来'突然怼了一下'就是冲击动力学？”“咳！咳！这是你的理解，我这么严（装）谨（X）的人才不会那么说。
”二、冲击动力学的典型特征言归正传，冲击过程和静力过程，到底有什么区别？还是上图吧，请看图1（a）~（c），图1（a）中的胖喵靠体型取胜，这是静力问题，图1（b）中的两喵比拼的是速度，快者取胜，这就是冲击问题，图1（3）中的傻喵摇头晃脑，这是疲劳问题（说不定这只喵在治疗颈椎病）。
总结一下（注意一下，划考点了）：静力学，载荷作用过程是恒定的，不随时间变化；冲击动力学，载荷作用的时间很短，高速高能量；疲劳问题，载荷持续周期作用。
我压死你（静力学问题）我拍死你（冲击问题）这么晃你不吐吗（疲劳问题）那冲击动力学到底有什么特点？对于这个问题，继续上图。
图2给出四个战场上常见的四个物件，分别是：（1）子弹、（2）沙袋、（3）刺刀、（4）钢盔。
刀剑可以轻而易举的刺穿柔软的沙袋，但是沙袋能轻易拦住速度为1000m/s的子弹；刺刀最多能在鬼子的钢盔上留下一道印痕，而子弹却能轻易击穿头盔并爆了小鬼子的头（有效射程、垂直击中）。
你可能会问”胡扯吧你，那带头盔有个卵用？”“不要暴露你的无知，头盔主要用来挡崩飞的碎石、破片的，也能把斜射子弹崩飞。
当然对我国的土掉渣的汉阳造也有很强的抵挡作用。
”很神奇有没有，和“棒子-老虎-鸡-虫子”一模一样嘛！“一物降一物”，万物相生相克，不仅在自然界适用，科学领域同样也是适用有木有？沙袋、钢盔、枪械、刺刀关系图再来说说冲击动力学的特点，直接上图，大家自己体会吧。
Ansys第31例冲击动力学分析实例——车辆受
第31例冲击动力学分析实例——车辆受起伏路面鼓励的响应分析本例用ANSYS LS-DYNA分析了车辆受起伏路面鼓励的响应，研究了创建车辆和负载模型的方式，研究了模拟和施加起伏路面鼓励载荷的方式。
问题描述为了分析车辆受起伏路面鼓励的响应，能够成立如图31-1所示的简化模型。
由于矿石的冲击只作用于车辆底板，因此忽略车辆其余部份，车辆悬挂系统用弹簧阻尼系统模拟。
在弹簧阻尼系统的端部施加随时刻转变的位移载荷，以模拟起伏路面对车辆的鼓励。
本例各物理量单位如下：长度为mm;力为N;时刻为s；质量为t；应力及材料弹性模量均为MPa;密度为t/m3；加速度为mm/s2。
分析步骤运行AN5YSJLS-LIYNA用ANSYS产品启动器（图31-1）运行ANSYS LS-DYNA:开始→程序→→Mechanical APDL Product launch→选择Simulation Environment（分析环境）为ANSYS，选择License（授权）为ANSYS Multiphysics/LS-DYNA，设置Working Directory（工作目录）和Initial Jobname（初始任务名）等→Run。
图31-2ANSYS产品启动器31. 概念任务名拾取菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图31-3所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入EXAMPLE31，单击“OK”按钮。
图31-3概念任务名对话框选择单元类型拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，弹出如图31-4所示的对话框，单击“Add…”按钮；弹出如图31-5所示的对话框，在左侧列表当选"LS-DYNA Explicit"，在右边列表当选“3D Solid 164”，单击“Apply”按钮：再在右边列表当选“Thin Shell 163”，单击“Apply”按钮；再在右侧列表当选“Sprng-Dampr 165”单击“OK”按钮。
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冲击动力学
冲击动力学分为四章。
第一章包括两章：弹性波和弹塑性波。
第二部分介绍了不同应变率下的动态力学实验技术，总结了高应变率下材料的本构关系。
第三章着重分析了刚塑性梁板的动力响应，第五章介绍了惯性效应和塑性铰，第六章分析了悬臂梁的动力响应，第七章讨论了轴力和剪力对梁动力性能的影响，第八章介绍了模态分析技术、极限定理和刚塑性模型的适用性，第九章介绍了刚塑性板的动力响应分析。
第四章研究材料和结构的能量吸收，其中第10章讨论了材料和结构吸能的一般特征，第11章介绍了典型的吸能结构和材料。
”“碰撞动力学”着重阐述了碰撞动力学的基本概念、基本模型和基本方法。
文中还介绍了动态实验方法以及冲击动力学在冲击防护问题中的应用。
每章附有练习和主要参考文献，供教学和科研参考。
以冲击动力学为教材，可用于40门课程的研究生课程，为固体力学、航空航天、汽车工程、防护工程和国防工程研究生等前沿科学领域的冲击动力学及相关研究方法打下基础。
为他们进行相关的科学研究。
同时，也可供教师、科研人员、工程技术人员和相关专业大四学生自学参考。
作者简介
余同希英国剑桥大学哲学博士、科学博士。
曾任北京大学力学系教授、博士生导师；英国曼彻斯特理工大学机械工程系教授。
1995年加入香港科技大学，先后任工学院副院长、机械工程系系主任、协理副校长、霍英东研究院院长等职。
研究主要集中于冲击动力学、塑性力学、结构与材料的能量吸收、复合材料与多胞材料等领域，擅长对工程问
题建立力学模型并由此揭示其变形和失效机理。
已发表论文300余篇，担任《国际冲击工程学报》副主编、《国际机械工程学报》副主编，以及十余种学术刊物的编委。
目录
绪论
第一篇固体中的应力波
第1章弹性波
1.1 圆杆中的弹性波
1.2 弹性波的分类
1.3 波的反射和相互作用
思考题
习题
第2章弹塑性波
2.1 一维弹塑性波
2.2 有限长度杆在高速冲击下的大变形2.2.1 taylor模型
2.2.2 用能量法求解taylor杆问题。