引信跌落冲击环境仿真研究(7)
时间:2017-06-19 20:26 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
数值模拟技术通过计算机程序得以广泛应用[22]。到20世纪80年代初期，国际上较大型的面向工程的有限元通用程序达数百种，其中著名的有：ANSYS、NASTRAN、ASKA、ADINA、SAP与COSMOS等，它们功能越来越完善，不仅包含多种条件下的有限元分析程序，而且带有功能强大的前处理程序和后处理程序。由于有限元通用程序使用方便、计算精度高，所以其计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据。大型通用有限元分析软件不断吸取计算方法和计算机技术的最新发展，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为解决现代工程学问题必不可少的计算机辅助设计工具。 2.1 仿真软件的选用 LS-DYNA是一种基于显式的大型非线性有限元程序[22]。 显式有限元方法的研究工作最早是由Wilkins于1964年开始的。1967年Costantino开发成功了可能是首个显式有限元程序。经过众多学者多年的潜心研究，显式有限元技术取得了突破性进展。随后经历了1979年、1981年、1982年、1986年、1987年、1988年、1997年、1999年、2001年版本的功能扩充和改进，DYNA程序已经成为国际著名的非线性动力学分析软件，在武器结构设计、内弹道和终点弹道、军用材料研制、爆炸与冲击分析等方面得到了广泛的应用。最后，在2003年初，软件开发商们又在LS-POST的基础上发布了进一步完善的LS-PREPOST1.0版。 用LS-DYNA的显式算法能快速求解瞬时大变形动力学问题、普通的大变形问题和多重非线性准静态问题以及复杂的接触碰撞问题。可以首先用ANSYS建立模型，用ANSYS/LS-DYNA做显式求解，然后用LS-PREPOST后处理来观察结果。也可以在ANSYS和ANSYS/LS-DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行连续－显式／显式－隐性分析，如跌落试验、回弹及其他需要此类分析的应用。 ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件对接，实现数据共享和交换，如Pro/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 ANSYS/LS-DYNA程序自20世纪90年代末引入我国以来，在军工、航空、航天、电子、建筑和机械制造行业得到越来越多关注，尤其是在军工行业。弹丸对目标侵彻一直是军工领域的一项重要课题。文献[23-27]采用ANSYS/LS-DYNA程序对弹丸侵彻钢板过程进行了仿真研究；文献[28-30]采用ANSYS/LS-DYNA程序对弹丸侵彻混凝土性能进行了仿真研究；文献[31]、文献[32]和文献[33]采用ANSYS/LS-DYNA程序分别对弹丸侵彻陶瓷、土壤和防弹衣性能进行了仿真研究；文献[34-38]采用ANSYS/LS-DYNA程序对弹丸侵彻不同材质靶体的特性进行了研究。 LS-DYNA的强大功能可以通过与其他著名CAE软件相比得到验证。 除ANSYS/LS-DYNA外，另外一个可以计算侵彻与爆炸的商业通用软件是MSC.DYTRAN。其用有限元体积法跟踪物质的流动的流体功能，有效解决了大变形和极大变形问题，如：爆炸分析、高速侵彻、拟撞击破裂等，但是MCS.DYTRAN本身由于程序本身的缺陷，材料模型不够丰富，难以将反映材料特性的模型加上去。其次，其没有二文计算功能，在轴对称问题上也只能按三文问题处理，大幅量加大了计算量，而且其在处理冲击问题的接触算法上远不如当前版本的LS-DYNA3D全面。 ABAQUS是一套先进的通用有限元系统，也是功能最强的有限元软件之一，善于分析庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题，如：子弹穿甲、爆炸、冲击碰撞等，但是对爆炸与冲击过程的模拟上仍相对不如DYTRAN和LS-DYNA。 (责任编辑：qin) |