基于ANSYS／LS-DYNA聚能射流侵彻靶板的数值模拟
基于LS_DYNA的圆柱形破片侵彻靶板有限元分析_张小坡
现时构形的体积 , ε﹒ij为应变率张量 , q为体积粘性 阻力 。偏应力和压力分别为 :
Sij
=σij +(p+q)σij,
p=-
1 3
σkk
-q。
2 破片侵彻分析
本文以圆柱形破片斜侵彻钢板为例 , 进行有限 元分析 。 取圆柱形破片的截面直径为 1 cm, 长度为 5 cm, 靶板周边固定 , 其长宽及厚度分别为 20 cm× 20 cm×1 cm。 破片以 1 000 m/s的速度 , 与靶板法 向成 30°角的方向倾斜入射 , 如图 1所示 。
ρ0 C2 μ 1 + 1 -γ20
μ- aμ2 2
p=
+
1
-(S1
-1)μ-S2
μ2 μ+1
-S3
μ3 (μ+1)2
(γ0 +aμ)E。
其中 p表示材料的压力 ,
μ
=
ρ ρ0
-1
,
C是 vs -vp
(冲击波速度 -质点速度 )曲线的截距 , S1 , S2 和 S3
是 vs -vp曲线斜率的系数 , γ0 是 Gruneisen常数 , a
LS-DYNA是世界上著名的显式动力分析 有限 元程序 , 它可以对在其它前处理软件 (如 ANSYS)中 构建的有限元模型进行分析 , 以求解各种几何非线
23 期
张小坡 , 等 :基于 LS-DYNA的圆柱形破片侵彻靶板有限元分析
60 05
性 、材料非线性和接触非线性问题 。 在军事上特别 适用于进行侵彻分析 、爆炸分析以及常规武器设计 等 。因此,在军事领域得以广泛应用 , 目前已成为 国内科研人员开展数值实验的有力工具 。 1.2 LS-DYNA算法
基于LS-DYNA的金属射流侵彻煤层仿真模拟
基于LS-DYNA的金属射流侵彻煤层仿真模拟
徐景德;彭兴力;齐睿琛;汪修全
【期刊名称】《华北科技学院学报》
【年(卷),期】2016(013)004
【摘要】采用动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,对射孔弹的爆轰压垮药型罩形成射流过程和射流侵彻煤层过程进行了模拟计算.爆轰材料采用JWL模型;侵彻过程材料破坏采用Johnson-Cook屈服应力准则.选择合适参数的药型罩对煤体进行侵彻模拟,侵彻煤层的厚度约为1.2m,为射孔弹在低透气性煤层中应用,增加瓦斯抽采半径提供了理论依据.
【总页数】7页(P70-75,82)
【作者】徐景德;彭兴力;齐睿琛;汪修全
【作者单位】华北科技学院研究生处,北京东燕郊101601;华北科技学院研究生处,北京东燕郊101601;华北科技学院研究生处,北京东燕郊101601;华北科技学院研究生处,北京东燕郊101601
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7
【相关文献】
1.基于ANSYS／LS-DYNA聚能射流侵彻靶板的数值模拟 [J], 杜学良;候红霄
2.基于ANSYS/LS-DYNA的高楼灭火弹侵彻玻璃数值仿真 [J], 郭文凤;焦志刚;陈星宇
3.基于ANSYS/LS-DYNA的聚能射流侵彻装甲钢的有限元分析 [J], 汪文革;杨世军;韩永要;朱圣祥
4.金属与非金属双层药型罩射流形成及侵彻仿真 [J], 李文国;张健;李艳飞
5.基于LS-DYNA的射孔弹侵彻煤层可行性探究 [J], 周杰; 王凤英; 安文同; 赵家骏; 马世豪
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
聚能射流侵彻钢板相似律数值模拟研究
，
形成的高速流体 ， 它将炸药的能量传给金属药型罩 ， 并 以很大 的速度向轴线运动汇聚（ 压垮 ） ， 药型罩 内壁在 压垮 中产生速度更高的塑性金属 流ｕ 。聚能射流形成 过程属于复杂 的大变形 问题Ｉ ２ １ ， 很难用传统 力学公 式 描述 ； 前人对聚能装药 的研究主要是 以试验为主 。随 着计算机技术和数值分析方法 的发展 ， 数值模拟逐渐
成 为 研 究 聚 能 装 药 的重 要 方 法ｐ １ 。法 国 Ｊ ． Ｂ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｄ于
Ｅ， ’
Ｃ ｝ （ １ ）
Ｃｖ
取Ｚ 、 、 作 为基 本量 ， 可把 式 （ １ ） 改写 成无量 纲形
式：
Ｄｅ
， ， ，
１ ８ ４ ８ 年建立 了相 似第一定理 以来 ， 相 似律逐渐完善， 并得到广泛应用 ； １ ９ ７ ３ 年Ｂ ａ ｋ ｅ ｒ 等人又对相似性 和定 比例作 了很好研讨 。若将相似理论用于聚能装药侵 彻钢 板 ， 可 以大大 减小 经 费开 支 、 缩 短研 究周 期 。
是 炸 药 的特 征 尺 寸 Ｚ （ 包 括 装 药 高 度 及 装 药 直 径 等） 。
看 两模 型 的装 药 型 号 、 装 药密 度 、 药型 罩 、 外 元 和
靶板材料 、 药型罩锥角和弹靶相对位形倾角均相 同， 则 （ ２ ） 和（ ３ ） 式 可简 化 为 ：
外壳与药型罩是一整体 ， 材料相同 ， 其影响因素有 ： 特
征 尺 寸 （ 包 括 罩体 的厚度 及 长 度 等 ） ， 材 料 密度 ， 材 料 弹性 模 量 Ｅ， 泊 松 比 材 料 动态 屈服 强度 ， 定 容 比 热 ｅ、 药型罩锥角 ａ ｃ 。 （ ２ ） 靶 板的主要影响因素有 ： 靶 板 材料 的密度 ， 弹 性模 量 ， 泊松 比 ， 材料 中的声 速 Ｇ， 动 态 屈 服强 度 、 靶板 的特 征 尺寸 么（ 包括 靶 板 的长
弹丸侵彻双层不同材质靶板的数值模拟
Hou Fei, Tian Xiaoli, Yang Bo, Liu Runhua, Wang Jie
(College of Mechatronics Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China)
Abstract: In order to enhance the protection ability of the armor target and improve the anti-penetration performance of the target board, the projectile is penetrating into the double-layer different material target panels for numerical simulation. The geometry and simulation model of the projectile penetrating the target plate were established. The ANSYS/LS-DYNA software was used to compare the anti-penetration ability of the three different material targets, and the anti-invasion of the double-layer target with or without spacing of different materials. The performance was numerically simulated, and the influence of different target arrangement order on the anti-penetration performance of the target combination was compared. The simulation results show that the anti-penetration ability of the two-layer target plate combination is related to the material and arrangement of the two-layer target plate. The double-layered spacer plate combination has better anti-penetration performance than the double-layer non-spaced target plate combination.
ANSYSLS-DYNA数值模拟霍普金森压杆试验资料
A N S Y S L S-D Y N A数值模拟霍普金森压杆试验ANSYS/LS-DYNA数值模拟霍普金森压杆试验1 功能概述大多数材料在强度等力学性质方面都表现出某种程度的加载率或应变率敏感性，高幅值短持续时间脉冲和荷载所引起材料力学性质的应变率效应，对于抗动载的结构设计和分析是非常重要的。
这些动载来至常规武器侵彻与爆炸、偶然爆炸和高速撞击等许多军事和民用事件，对于这些事件的理论分析和数值模拟必须知道材料的高应变率强度、断裂特性和应力-应变关系等本构性质。
要研究材料在脉冲动载作用下的力学性质的实验设备和实验必须模拟类似现场的应变率条件，分离式霍普金森杆被公认为是最常用最有效的研究脉冲动载作用下材料力学性质的实验设备。
数值模拟是一种依靠电子计算机对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题进行研究的技术。
它利用材料的本构函数，结合有限元或有限容积的概念，采用数值计算和图像显示的方法，因此具有如下优势：（1）检验理论结果是否正确；（2）弥补实验与观测得不足；（3）利用模拟结果，了解非线性过程中的因果关系与主要物理机制；（4）预测在不同初始条件与边界条件下非线性过程的发展情形；（5）数值模拟成本低，可以带来巨大社会经济效益。
由于很多材料的本构性质已经知道，因此在设计产品时，可以利用材料的本构性质通过仿真来模拟复杂的系统。
ANSYS/LS-DYNA数值模拟霍普金森压杆试验，就是通过ANSYS/LS-DYNA软件来模拟霍普金森压杆实验，通过设置弹丸不同速度，对试件进行研究。
霍普金森压杆实验分为自由式和分离式两种，本仿真采用分离式的办法。
2 原理简介2.1 霍普金森压杆实验简介霍普金森杆实验装置的基本原型最早是由Hopkinson提出的，它可用于测量冲击载荷的脉冲波形。
1949年Kolsky将压杆分成两段，试件置于输入杆和输出杆中间，通过加速的质量块、短杆撞击或炸药爆轰产生加速脉冲，利用这一装置可测量材料在冲击载荷作用下的应力-应变关系。
射流侵彻混凝土介质数值模拟及影响因素研究_郑平泰
纲应变率 , E为实际应变率, E 0 = 1 1 0 s- 1 为参照应
116
弹 箭与 制 导学 报
- 3 3
2007ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年
变率 ; A 、 B、 C、 N 为材料常数, A 为规一化内聚强 度, B 为规一化压力硬化系数 , N 为压力硬化指 数, C 为应变率系数。 H JC 模型关于混凝土材料的损伤因子 D( 0 [ D [ 1 ) 由等效塑性应变和塑性体积应变累加 得到 , D 的表达式为 : D=
结果与实验数据基本吻合。通过数值模拟计算重点分析了药型罩锥角、 药型罩厚度、 壳体厚度、 炸高和装药长 度对聚能射流侵彻效能的影响规律。研究结果表明 : 药 型罩锥角、 药型罩 厚度和炸高 对聚能射 流的侵彻 深度 和侵彻孔径影响较大 , 而壳体厚度和装药长度对 侵彻效能影响较小。 关键词 : 聚能射流 ; 侵彻 ; 混凝土介质 ; 数值模拟 ; 影响因素 中图分类号 : TJ4101 6 文献标志码 : A
为: 密度 : 10 g/ mm , 强度或屈服应力 : M Pa , 杨 氏模量 E: GPa , 剪切模量 G: GPa , 体积模量 K : GPa , K 1 ~ K 3 : GP a, k: 10 # m m , 其它参数的
12 -3
量纲均由基本物理量导出。
表3 Q 0 G 14. 86 P crush 16 C 0 . 007 混凝土材料模型参数 f cs 44 E v, crush 0 . 001 EF min 0 . 01 S max 7. 0 E v , l ock 0. 1 N 0 . 61 T 4. 1 P l ock 800 K3 208 A 0. 75 K1 85 B 1 . 65 K2 - 171
基于LS-DYNA的金属射流侵彻煤层仿真模拟
基于LS-DYNA的金属射流侵彻煤层仿真模拟徐景德;彭兴力;齐睿琛;汪修全【摘要】采用动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,对射孔弹的爆轰压垮药型罩形成射流过程和射流侵彻煤层过程进行了模拟计算.爆轰材料采用JWL模型;侵彻过程材料破坏采用Johnson-Cook屈服应力准则.选择合适参数的药型罩对煤体进行侵彻模拟,侵彻煤层的厚度约为1.2m,为射孔弹在低透气性煤层中应用,增加瓦斯抽采半径提供了理论依据.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2016(013)004【总页数】7页(P70-75,82)【关键词】射流;煤体侵彻;仿真模拟【作者】徐景德;彭兴力;齐睿琛;汪修全【作者单位】华北科技学院研究生处,北京东燕郊101601;华北科技学院研究生处,北京东燕郊101601;华北科技学院研究生处,北京东燕郊101601;华北科技学院研究生处,北京东燕郊101601【正文语种】中文【中图分类】TP391.7射孔作业是目前国内外使用最广泛的完井方法，在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。
现在把这项成熟的技术移植到煤体上，产生的射流来破坏煤体产生通道及裂隙，从而可以增加瓦斯的流通，提高低透气性煤层的瓦斯抽采率。
射孔弹的全物理过程是由爆轰将药型罩压垮，射流形成与延展，射流对靶侵彻等前、中、后期三个阶段组成的[1]。
射流的形成及侵彻过程短暂，且伴随着高温、高压、大应变率，是一个十分复杂的瞬态过程，应用解析方法对聚能射流的形成过程进行求解时通常需要简化模型。
运用动力学软件LS-DYNA可以对炸药的爆轰、药型罩的压垮及射流的形成和侵彻过程有一个比较全面完整的精确描述，它适用范围更广，可为进一步分析提供较为明显的瞬变过程图像[2]。
用ANSYS 软件，对模型进行有限元网格划分，并将划分网格后的模型导入到 LS-DYNA软件中。
在软件中，再补充建立靶板的模型，定义零件的材料属性、爆炸参数、计算控制参数、计算输出参数等。
用ALE方法实现射流侵彻靶板的三维数值模拟
用ALE方法实现射流侵彻靶板的三维数值模拟
曹德青;恽寿榕;丁刚毅;金乾坤
【期刊名称】《北京理工大学学报》
【年(卷),期】2000(20)2
【摘要】为了给一些非轴对称成型装药的设计提供一种有效的计算手段，需要对
射流侵彻靶板进行三维数值模拟．采用软件LS－DYNA中的ArbitraryLagrange
－Euler描述法（ALE）．成功地实现了切割器射流切割靶板的三维数值模拟，计
算结果与实验吻合．通过模拟，证明了ALE算法综合了纯Lagrange和纯Euler
法的优点，在类似成型装药与靶板相互作用的流体-固体耦合计算分析领域很有效．【总页数】3页(P171-173)
【关键词】成型装药;数值模拟;切割器;射流侵彻靶板;航天器
【作者】曹德青;恽寿榕;丁刚毅;金乾坤
【作者单位】北京理工大学爆炸与安全科学国家实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG48;V261.34
【相关文献】
1.基于ANSYS／LS-DYNA聚能射流侵彻靶板的数值模拟 [J], 杜学良;候红霄
2.基于SPH方法的聚能射流侵彻混凝土靶板数值模拟 [J], 强洪夫;范树佳;陈福振;
刘虎
3.侵彻角对杆式射流侵彻移动靶板影响的数值模拟 [J], 孙韬;张国伟;王一鸣;郭帅
4.不同起爆方式对射流侵彻靶板影响的数值模拟研究 [J], 韦富喜;李斌;孙建兵
5.聚能射流侵彻钢纤维混凝土靶板数值模拟研究 [J], 滕桃居;陈磊
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
线 型聚 能 装 药（Ｓ ） Ｌ Ｃ 也称 平 面对 称 型 聚 能装 药 ，药型 罩呈楔 形 。炸药爆 炸 后 ，高温 高压 的爆 轰产 物 向装 药 空穴表 面法 线方 向迅速传 播 ，由于 空穴 的缘故 ，产 物 向轴线集 聚 并形成 一股 高速高 压 的气流 ， 以高达几 十万 大气压 的压 力作 用于药
图３ 线 性 聚 能 装 药 的基 本 结 构 与 参 数
平 面发 生碰 撞 ，形成 高速 的金 属射 流和 速度 相对
Ｉ ． 橡皮护套 ；２切割索；３靶板 ． ．
较低 的杵 。随着 药 型罩被 持续 压垮 ，射 流质 量和
能量 不 断流入 ， 流 头部也 不 断加速 直至最 大 【。 射 ４ Ｊ 由于 杵和 射流 头 部 的速 度 不 同，射 流在运 动 过程 逐渐 拉伸 并产 生 断流 。之 后 随着 射 流质 量和 能量
型罩 ，将其 压垮 。而 后 向对 称轴 闭合运 动 ，并在
对称轴发生高速碰撞，药型罩内壁附近 的金属在 对称平 面上 挤 出一块 向着装 药底 部高速 运动 片状 金属射 流 。当射 流与 靶板作 用 时 ，迫使 靶板 表面 压力 突然达 到几 百万 大气压 。在 高压作 用下 ，靶
板表面 介质 被排 开 ， 向侧面 积堆 积 。线 型聚 能装 药正 是依据 这种 片状 的“ 能刀” 聚 ，实现 对靶板 的 切割 。通过 数值 模拟 和试验 两种 方法相 互验 证和 指导来研 究 线型 聚能切 割器 切割靶 板 ，合理地 建 立切割 器模 型 ，应用Ａ ＹＳＬ ． ＮＡ３ ＮＳ ／ＳＤＹ Ｄ软件 对 其 进行 数值模 拟 。
机电技术
２ｌ年ｌ 月 ０１ Ｏ
基 于 Ａ Ｓ ／ ＳＤ Ｎ Ｎ ＹＳＬ ． Ｙ Ａ聚能射流侵彻靶板 的数值模拟
杜学 良 候红 霄
（ 中北 大 学 化 工 与环 境 学 院 ， 山西 太 原 ｏ ｏ ５） ３ ｏ Ｊ
摘
要 ：： 利用Ａ ＹＳＬ ． Ｙ ＮＳ ／ＳＤ ＮＡ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
Ｉ 理 论 分析 与试 验 研 究
根 据Ｂ ｒ ａ妇 亭 的定常理 论 ， ｉｄｏ 曙 人 ｌ 当爆 轰波 冲击 楔 形药 型罩 时 ，假 定药 型罩 整个 罩壁受 到 的压力 处处相 等 ，且 以不变 的速度 向内压 合 。由于爆 轰 波从 罩顶 到罩表 面 需要一 定 的时间 ，所 以运 动
３ ５
¨
通过 对 比 ，证 明 了模拟 的可靠性 和 正确性 。上述
误差 可 能是 由于 参数和 状 态方程 的选 择 ，多 点起
爆代 替线起 爆 的起爆 方式 ， 网格划 分等几 个 原因 。
３ 模拟结果分析
当炸 药起爆 后 ，爆 轰波 同时 沿纵 向和 横 向迅 速 传播 ，对 药 型罩和 外 壳产 生压 力 ，将 药 型罩压 垮 。药 型罩 在爆 轰波 的作 用 下加速 运动 ，在 对称
ｐ ［ ，）２ （－￣ ］ ／
— 一
（ １ ）
一
的特 点 ，其 结构 尺寸 如 图３ 示 。单 位 ：ｍｌ。 所 ｌ ｌ
ｓｎ ｉ
作者 简介 ：杜学 １（９７ ） ￣ １８ － ，男，在 读研 究生 ，研究方 向：兵器 安全工 程 。
第 ５期
杜学 良 等：基于 Ａ ＹＳＬ ． Ｙ ＮＳ ／ ＳＤ ＮＡ聚能射流侵彻靶板 的数值模拟
数 值 模 拟 中材 料 及 参 数 均 与 上 述 试 验 的相
同， 由于 结构 的对 称 性 ，采 用 １ ／ ２纵 截面 结构 建
模 。假设起 爆 方式 为棱 上 同时起爆 ，在 计 算 中， 设置 多个起 爆 点 ，这 些 点 同时起爆 ，以实现 棱上
的流 入量 减少 ，射流 头 部的速 度逐 渐递 减 。
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
８７ ％，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 。 ．４ 关键词 ：线型聚能装 药；Ｌ ． ＮＡ ＳＤＹ 程序；数值模拟
中图分 类号 ：Ｔ ３ １ Ｔ ４ ０３３ 文献标志码：Ａ 文章编号 ：１ ７ ．８ １ Ｏ １０ ．３ ．３ Ｐ ９． Ｊ１． ３ ７ ６ ２４ ０（ ｌ）５０ ４０ ２
分 图１ 的 中 弦 定理得 出：
ｖ ｃｏ ｓ ｏ
： —
—
—
，被压 合 的罩 壁从 楔 的两面 向 运 动到Ｂ 。应用 正
２ 数值模拟及模拟结果
采用 与上述 试验 相 同材 料 与参数 的线 型聚 能 切 割器 为模 型 ，该模 型 具有体 积小 、切割 效果好
内运动 ，两 面的碰 撞点 以
图 １ 压 合 过 程 的几 何 图形
Ｂｒｈ 嘴 人 的定 常 理 论 可用 来 预 测 楔形 药 ｉ ｏ ｋ
型 罩形成 稳态射 流和杵 的速 度和质量 【。 ｌ Ｊ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在试验 中，采取如 图２ 的装 配方法 ， 罩顶 角 为 ７ 。 药型罩和 外壳采 用铅锑 合金 ， 板采用 ５ ６ ０。 靶 Ａ０ 铝 合金 ，起 爆方 式为棱 上 同时起爆 。
本算例 中 ，聚 能射 流 的形成 及侵 彻靶 板在 不 同 时刻 的物 理 图像如 图４ 示 ， 同节 点的纵 向速 所 不 度 变 化 图见 图５ 。
同时起爆的 目的Ｉ。考虑到实际情况，线性切割 引
的罩壁之间的夹角 ２ ｐ大于原始顶角 ２ ａ。图ｌ 表 示压合 过程 的几何 图形 。楔 形药 型罩是 对称 的 ，
所 以 表示 楔项 角的一 半 ， 表 示压合 角 。 经 过推 到计算可 知 ：药 型罩 的压合速 度 平
图２ 切 割 试 验 装 配 图
对７ 。 Ｏ罩顶角的切割器进行了三次试验， 得到 侵 彻深度 分别 为６１ ｌ ． ． ｍｉ，６０ ｍｍ和 ６ ３蚴 ， ５ ｌ ２ ． ２ 取三次的平均侵彻深度为６ ３ ｉ。 ． ３ ｎ １ ｒ ａ