技術提示:使用Abaqus / Explicit進行鳥類攻擊模擬的策略

鳥擊被歸類為高速軟體衝擊,因為在接觸區域中產生的應力顯著大於鳥的強度但低於受影響結構的強度。撞擊器(鳥)的高可變形性導致衝擊載荷在一定區域內擴散

 

需要使用特殊應變率相關材料模型的結構。

 

如果結構是可變形的,則衝擊載荷取決於結構回應,而結構回應又取決於衝擊載荷。實驗表明,鳥擊的特點是以下三個階段:(1)衝擊波階段; (2)壓力釋放階段; (3)穩態流動壓力階段[1]。從實驗中獲得的重要參數包括衝擊力和壓力的峰值以及穩定的流動壓力。

材料建模

鳥類材料由所謂的“彈塑性流體動力學”材料模型描述,其在文獻中被廣泛接受。在高壓下,鳥類的水動力壓力體積行為可以用Abaqus / Explicit建模,使用:(a)狀態方程的Mie-Grüneisen形式,鳥類中的衝擊波,Us和線性Hugoniot關係粒子速度,向上,或(b)清單狀態方程,為材料的水動力回應建模提供了更大的靈活性。

 

此外,Abaqus延性損傷標準用於防止拉格朗日元素的過度扭曲和相關的分析失敗,這是由於水樣均質鳥的預期物理行為(流動),通過刪除鳥類元素引起的。元素刪除也使類比結果更接近現實。

鳥類結構相互作用

通過適當考慮鳥與目標之間的非線性耦合,可以通過Abaqus / Explicit的一般接觸能力有效地類比結構上的壓力分佈。通用接觸演算法中使用的懲罰方法允許計算接觸體的機械性質的差異。

 

方法:LAGRANGIANCOUPLED EULERIAN-LAGRANGIANCEL

對於CEL方法,網格化任務被大大簡化,因為不需要對軟質射彈進行網格化。相反,從歐拉元素構造簡單的均勻有限元網格,以便在整個分析過程中射彈完全包含在網格邊界內。這可以通過創建一個不可移動的歐拉網格來實現,該網格足夠大以包圍從分析的開始到結束的射彈的整個軌跡,或者通過創建一個移動的歐拉網格,其能夠跟隨,擴展,並且當它在太空中移動時收縮以包圍該射彈。

結果

使用圓柱形射彈可以直接與壓力峰值和穩定流動壓力的分析預測進行比較。對於拉格朗日和CEL方法,在Abaqus和理論值之間觀察到良好的相關性。

 

結論

經過驗證的Abaqus軟彈丸模型可以直接用於分析給定的結構/結構部件,而無需執行複雜且耗時的校準任務。這裡描述的所有模型都可以從SIMULIA以Abaqus模型資料庫格式獲得。使用者只需要用這些資料庫中的剛性目標替換要分析的結構並運行分析 。

 

 

 

 

Steve.TIAN@3ds.com'

Steve Tian

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