ANSYS长型金属复合筒对粘土的高速侵彻效果(3)
土壤是一种由固体颗粒、孔隙水和气体组成的三相分散系。固体颗粒斯三相分散体的主体构成土的骨架，水和气体填充骨架之间的孔隙。土壤具有复杂的物理和力学特性[10]。
由于土壤自身颗粒的强度远远比土壤颗粒相互间的联结强度大，这使得土壤基本上只能受压不能受拉，在外力的作用下土壤往往由于土壤颗粒间的相互错动而发生剪切破坏[11]。土壤的剪切强度和土壤所受的围压密切相关，围压越大，土壤的抗剪切强度越高；围压越小，抗剪切强度越低[9]。
粘土具有结构屈服应力。当粘土所承受的压力高于或者低于结构屈服应力是，粘土的力学特性会有较大的差异。结构性强的原状粘土具的屈服应力也较为明显,屈服应力比覆盖在粘土上的压力要大。
为了能准确的模拟真实情况尽量减少计算量，通常把土壤划分为八节点优尔面体的单元。由于土壤的尺寸非常大而且在侵彻过程中侵彻体对土壤的影响也比较大，这就导致了本文中不好选择土壤的尺寸。为了解决这个办法，得到较为合理的土壤尺寸通常通过边界约束条件来模拟。
2.2 LS-DYNA软件
2.2.1 LS-DYNA软件的发展
LS-DYNA作为世界上最著名的的以显示为主、隐式为辅的通用非线性动力学分析有限元程[12]，能够模拟各种复杂问题，可以对各种问题进行建模和计算，同时也可以求解传热、流体的流固耦合等问题，是显式有限元理论和程序的鼻祖，在工程应用如汽车安全性设计、武器系统设计、金属成型、跌落仿真等领域被认可为最佳的分析软件包。
LS-DYNA的历史可以追溯到20世纪70年代。LS-DYNA程序最初称为DYNA程序，由J.O.Hallquist博士于1976年在美国Livermore National Laboratory（美国三大国防实验室之一）主持开发完成，其主要目的是为武器设计提供分析工具[13]。软件推出后由于其强大的模拟仿真功能深受广大用户的青睐。以后经过多个版本的功能扩充和不断改进，DYNA程序的功能性越来越强，适用范围越来越广，现在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、军用材料研制等方面得到了广泛的应用[13]。
1988年J.O.Hallquist博士创建了LSTC公司，这使得DYNA程序走上商业化发展的道路,并且更名为LS-DYNA。LS-DYNA程序系列主要包括LS-DYNA2D,LS-DYNA3D，隐式包括LS-NIKE2D,LS-NIKE3D，热分析主要包括LS-TOPAZ2D,LS-TOPAZ3D，前后处理主要有LS-MAZE,LS-ORION,LS-INGRID和LS-TAURUS等商用程序[14]。为进一步规范和完善DYNA程序的功能，LSTC公司在接下来的五年内有陆续推出五个 逐渐完善的版本，增加了有关汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、假人）、薄板冲压成型的过程模拟，以及流体与固体的耦合（ALE和欧拉算法）等新功能，这些新功能的增加，使得LS-DYNA程序功能更加的完善，更加的强大，得到了相关领域技术人员的认可，能够更大范围的在国防和民用领域应用。
1997年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA（940版），PC版的前后处理器采用ETA公司的FEMB，新开发的前后处理器为LS-PREPOST（ANSYS 11.0/LS-DYNA基础理论与工程实践[15]。目前，随着LS-DYNA在实际工程应用中的强大效用逐渐凸显，国内的LS-DYNA用户也逐渐增多，目前国内的LS-DYAN的商业用户已经超过100家。LS-DYNA程序970版式功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）和接触非线性（50多种）程序，以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解的功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算[14]。是可以用于军用和民用的功能强大的通用结构分析非线性有限元程序。