应力波仿真报告

1 .实验题目 两个完全相同的弹性铜杆A 和B（如图1 所示），其中A 以速度V0（负值）撞击原先静止的B，两杆的长度均为10mm，直径为5mm，使用应力波理论对该过程进行分析，画出X-t、V-t、σ -t 以及σ -V 曲线，使用有限元软件对该过程进行动力学仿真，形成仿真报告。 BV=0V=V0A 图1 弹性钢杆 2 .实验目的 （1）掌握 Ansy s/LS-DYNA 仿真软件的建模技术和进行显式动力学分析的方法与步骤； （2）结合仿真的结果比较理论解和仿真结果，加深对应力波理论的理解。 3 .建模过程 （1） 建模分析 该问题属于泰勒杆冲击问题，考虑该问题结构具有对称性特点，建模时只需建立四分之一模型进行计算。用三维实体单元划分网格，使用拉格朗日算法，在对称面上施加对称条件。采用cmgs建模。 计算时间为60s ，每 0.5s 输出一个结果数据文件。 （2） 选择单元类型 启动 Ansy s，选择 3D Solid164 单元进行建模，并对Solid164 单元的算法进行相应设置。 （3） 设定材料属性 对两杆均选用Plastic Kinematic 材料，并设定材料参数 E=117GPa，μ =0.35，338.93 10/Kg m 。 （4） 构建铜杆实体模型 分别建立两个长为10mm，半径为2.5mm 的弹性铜杆，两杆间的间隙为0.2cm。 （5） 划分网格 为单元分配属性并划分成单元，其中杆A 沿轴向划分为48 等分，沿径向和周向划分为16 等分；杆B 沿轴向划分为24 等分，沿径向和周向划分为8 等分（之所以将两杆划分数不一样是便于后面定义接触），如图2 所示为划分好网格的铜杆模型。 图2 弹性铜杆模型、网格 （6） 施加载荷 创建两个 PART 并定义两者之间的接触为自动面面接触，设置接触刚度相关选项；分别约束模型的对称面上的X 方向和Y 方向的约束，分别定义两个 PART的初始速度为0.02/cms 和0/cms 。 （7） 设定分析选项 进行求解的相关设置，启用 Stonewall Energy、Sliding Interface 和Hourglass Energy 选项，设置体积粘性参数、时间控制和输出控制相关参数，保存工程，输出 K 文件。 （8） 求解 编辑修改K 文件，确认无误后存盘，将修改好的K 文件提交ANSYS LS-DYNA 求解器计算。 （9） 查看结果 运行 LS-PREPOST，读入结果数据文件，查看应力和速度随时间的变化曲线。 4 .计算结果分析与结论 如下图所示为不同时刻两杆中的应力波传播情况，其中图 3 为两杆初始时刻的相对位置，10s 时两杆相撞上...