基于ANSYS/LS-DYNA的高速碰撞数值模拟研究

"本文主要探讨了使用ANSYS/LS-DYNA进行高速碰撞过程的数值模拟，特别是针对高速弹丸侵彻均质靶板的情况。文章由谷长春和石明全撰写，发表于2009年8月的《系统仿真学报》上，旨在验证该非线性动力有限元分析方法的有效性。" 在LS-DYNA碰撞分析中，重点涉及以下几个关键知识点： 1. **LS-DYNA简介**：LS-DYNA是一款强大的非线性动态有限元分析软件，广泛应用于各种复杂瞬态动力学问题，如碰撞、冲击、爆炸等。它能够处理各种材料的非线性行为，包括塑性变形、大应变、接触问题等。 2. **高速碰撞模拟**：在高速碰撞分析中，如弹丸侵彻问题，LS-DYNA能够准确模拟高速物体（如弹丸）与目标物（如靶板）之间的相互作用。这种模拟对于理解碰撞过程中的物理现象至关重要，如能量传递、速度变化和材料破坏。 3. **侵蚀接触算法**：侵蚀接触算法是LS-DYNA中处理碰撞接触问题的一种方法，特别适用于模拟高速撞击时材料的破损和分离。此算法考虑了材料表面的变形和破碎，有助于模拟真实世界中物体相互作用的细节。 4. **数值模拟技术**：通过有限元方法，可以将复杂的物理问题转化为数学模型，进而通过计算机进行数值求解。在本文中，作者使用ANSYS作为前处理工具，结合LS-DYNA进行非线性动力学分析，有效地模拟高速碰撞过程。 5. **动力响应分析**：研究了高速弹丸着靶后的速度、加速度、能量变化曲线以及Von-Mises应力分布。这些参数揭示了碰撞过程中物体的动力响应，提供了定量分析碰撞影响的依据。 6. **Von-Mises应力云图**：Von-Mises应力是一种衡量材料承受的剪切应力的量，云图则直观展示了应力在材料内部的分布情况。这有助于分析材料在高速碰撞下的应变状态和可能的失效模式。 7. **结果验证**：通过对比模拟结果与实际物理实验数据，确认了基于ANSYS/LS-DYNA的数值模拟方法在解决高速碰撞问题上的准确性和可靠性。 总结来说，本文通过实例展示了如何利用ANSYS/LS-DYNA软件进行高速碰撞过程的数值模拟，特别是在高速弹丸侵彻问题中的应用。这一工作不仅深化了我们对高速碰撞过程的理解，也为相关领域的工程设计和安全评估提供了有力的工具。