LS-DYNA动能弹丸侵彻混凝土的数值模拟(5)
处于受到多向应力状态下的钢筋混凝土，其强度与破坏准则尤为重要，一直以来是人们研究的重点，而影响混凝土材料破坏过程的因素也多种多样，包括由外部造成的冲击载荷的大小和其自身的结构形状、内部的成分组成和材料的使用年限等等。利用混凝土强度理论和破坏准则，我们可以在理论分析中预先判断混凝土是否会被破坏，并用经验法验证，而后完善破坏准则，并可将其应用到数值模拟分析之中。对于一些受力情况复杂的大型混凝土结构如超高层建筑、隧道、核反应堆容器等其混凝土处于多向应力的状态，这些结构中的混凝土所受到的三向应力大小不一，而且可能是或压或拉的不同组合。可见混凝土的强度与破坏准则在日常实际的工程应用中具有非常重要的现实意义.
但到目前为止，还没有一个数学模型可以用来准确而又具体的描述在各种条件下混凝土的所受到的强度问题。即使这样的数学模型能构造出来，也会因为它太复杂和繁琐而无法适用于工程实际问题中去。较简单的单参数、两参数准则应用于手算过程，但三、四、五参数损伤模型由于其复杂性常用于计算机数值模拟之中。
2.3 ANSYS/LS-DYNA软件介绍
本文采用了ANSYS/LS-DYNA软件进行数值模拟。下面对其做一个简单的介绍:
DYNA程序系列最初在1976年由J.O.Hallquist博士在美国Lawrence Livermore国家实验室主持完成开发，当时DYNA程序的时域积分采用了中心差分格式，因此程序可以用来分析高速撞击和爆炸过程中的大变形动态响应问题，当时该程序的主要目的是为武器的设计提供分析工具。 1988年，J.O.Hallquist创建LSTC公司(Livermore Software Technology Corporation)，推出了LS-DYNA程序系列，并在之后的版本汇总逐步规范和完善程序在各方案上的分析功能，并相继推出了930版（1993年）、936版（1994年）、940版（1997年）、960版（2001年）、970版（2003年）、971版（2007年）等。目前，ANYSS从14.0版本开始就包含了LS-DYNA的最新版本。
ANSYS/LS-DYNA是目前公认的最为优秀的显式动力分析有限元软件。该软件对于处理结构的非线性高速碰撞、爆炸等动态冲击问题能获得较为理想的结果。该程序更多地使用了Lagrange算法进行显示结构动力的分析，对于软件中的部分单元，程序也兼有ALE和Euler算法、隐式分析功能、热分析和流体-固体耦合分析功能、静力分析功能。ANSYS/LS-DYNA程序具有100多种不同的材料可供选择，涵盖了目前常用的所有材料，在接触分析中具有三种不同的算法，可以满足工程仿真分析的需要。目前，ANSYS/LS-DYNA软件被应用于各个工程领域的仿真分析之中。
2.3.1 LS-DYNA程序算法
ALE、Lagrange、Euler是ANSYS/LS-DYNA中的三种基本算法，这三种算法不仅在ANSYS/LS-DYNA程序中被使用，也被其他有限元程序所采纳。其中，Lagrange算法因为计算速度快、效率高且能准确地描述边界条件而最为常用。
Lagrange法在固体结构的分析之中最为常用，可以准确的计算出物体的应力、应变状态。利用Lagrange法所划分的网格，网格空间与整个结构相对应，如果网格形状受到应力而发生改变，那网格内的物质和空间会随着网格而发生改变。对于边界条件的处理，Lagrange法能得到较为准确的结果，但对于冲击产生的大变形问题，仍可能产生网格畸变而无法得到理想的结果。
采用Euler方法进行程序计算，其划分的网格所在的空间是与整个模型的坐标相固定的，在整个计算过程中，网格对应的空间结构不会发生任何的改变，但网格内的物质材料是可以在网格间流动的。也正是因为Euler法的这种特性，在仿真过程中，每一次的算法包括每次迭代的精度是不变的，但这种方法对边界条件的处理仍然不够理想，常常用于处理流体的数值模拟问题。