具有攻角杆条破片对薄靶侵彻能力研究(4)
2.3.2 定义单元类型
在ANSYS/LS-DYNA中建模首先要定义单元类型，ANSYS有超过150种单元类型供用户选择，而ANSYS/LS-DYNA仅使用七种。所有显式动力单元均为三文，具体含义如表2.3.1。
表2.3.1显式动力单元
单元名称 含义 ANSYS中的类似单元
LINK160 显式pin-jointed桁架单元 LINK8
BEAM161 显式梁单元 BEAM4
SHELL163 显式薄壳单元 SHELL181
SOLID164 显式块单元 SOLID45
COMBI165 显式弹簧与阻尼单元 COMBI14
MASS166 显式结构质量 MASS21
LINK167 显式缆单元 LINK10
计算模型使用三文实体solid 164单元进行划分，侵彻撞击问题的计算模型对模型网格质量要求比较高，网格的疏密和形状对计算结果有很大影响，且模型侵彻效应仅局限于结构中的一个小范围内，为了保证结果的准确性并减少计算时间，在靶板与杆条破片直接作用区域网格进行加密，杆条破片和靶板均采用映射划分[20～23] ，同时，考虑到杆条和靶板的对称性而采用二分之一模型。杆条破片网格划分，如图2.3.2所示；靶板网格划分，如图2.3.3所示，靶板尺寸200×100mm，厚6mm，靶板中心区域进行细密划分。破片与靶板之间的接触采用侵蚀接触算法，即*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE算法，靶板边界施加非反射边界[23-27]。
建模采用的单位制：长度—厘米（cm），质量—克（g），时间—微秒（us）。为了能详细的描述侵彻过程，选取每两单位时间输出一个D3PLOT文件。
图2.3.2 杆条破片网格划分
图2.3.3 靶板网格划分
2.4 本章小结
（1）分析了影响杆条破片侵彻靶板的因素，主要包括：破片因素、靶板因素和入射条件，其中入射条件有入射速度、入射角、攻角及入射面角。
（2）简单介绍了杆条破片和靶板相关参数，并建立了有限元模型。
3 杆条对平面靶板的姿态和侵彻过程研究
3.1 杆条对平面靶板的姿态分类
为了将实际的情况理论化，我们假设杆条是质心对称的，即杆的两端相同。攻角 的变化范围为[-90°，90°]规定逆时针方向为正；入射角 变化范围为[0°，90°)。 和 的值在上述范围内变化时，会出现多种碰靶情况，如图3.1.1所示，当β﹥0°时（如图3.1.1），杆条在①～②之间变化，①和②分别对应攻角为0°和90°两种情况；当β﹤0°时（如图3.1.2），杆条在①～③之间变化，①和③分别对应攻角为0°和-90°的情况。
图3.1.1 杆条撞靶的各种姿态（ °）
图3.1.2 杆条撞靶的各种姿态（ °）
（1）当 °时，会出现下面三种情况
① + =90°
此种状态（记为状态Ⅰ）杆条以一定速度和入射角平行靶板撞击，如图3.1.3所示。
图3.1.3 杆条撞击靶板情况（状态Ⅰ）
② + ﹤90°
此种状态（记为状态Ⅱ）速度向量在杆条下方，杆条A端首先撞击靶板，撞靶情况如图3.1.4所示。
图3.1.4 杆条撞击靶板情况（状态Ⅱ）
③ + ﹥90°
此种状态（记为状态Ⅲ）杆条B端首先撞击靶板，撞击情况如图3.1.5所示。
图3.1.5 杆条撞击靶板情况（状态Ⅲ）
（2）当 ﹤0°时，也会出现三种情况
① + =0°
此种状态（记为状态Ⅳ）杆条轴线正好垂直于靶板，撞击情况如图3.1.6所示。