白金泽应用DYNA3D进行爆炸分析VIP专享

应用LS-DYNA3D 进行爆炸分析 白金泽 中科院力学所，北京，1 0 0 0 8 0 0 概述 爆炸过程的模拟一共有三种方式： 1. 炸药单元使用8 节点实体单元（Lagrange）模拟，炸药单元与被爆炸单元之间共用节点。 该方法计算速度最快。同时，即使接触单元已经发生破裂，仍然可以继续计算。这是因为：dy na 中，单元失效（eliminating brick element）是通过将失效单元的刚度（弹性模量）设置成“0”实现的。单元节点还继续存在（这一点可以从单元失效后单元应变＝0，而节点位移仍然存在得到证明），因此还可以继续计算。该方法的劣势在于，当爆炸单元变形较大时，将会引起被爆炸单元的大变形，同时由于采用了共用节点，限制了爆炸单元的滑移变形，引起附加的虚假滑移刚度。这可能会对计算结果产生一定影响。 2. 炸药单元使用8 节点实体单元（Lagrange）模拟，炸药单元与被爆炸单元之间使用接触。 可以采用的接触类型有：  *CONTACT_SLIDING_ONLY  *CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE  *CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE 其中，SLIDING 要求定义 SEGMENT 接触，而另外两者可以采用SEGMENT也可以采用Part 或者 Part Set。 通过定义接触模拟爆炸的主要问题在于，计算有时会因为接触的计算而不收敛，通常表现为网格单元的突然膨胀，计算过程突然中止而不提示任何错误与警告信息等等。产生这种情况的原因有很多，如错误或不恰当的输入、网格的疏密、单位制匹配、各种参数的选取等（有时默认值不一定是最好的）。网格畸变过大等原因也会对接触的计算产生影响。从计算过程的维持来看，显然共用节点方法更加鲁棒，即使网格畸变很大仍然可以继续进行计算，当然此时的计算精度就很难保证了。 3. ALE技术，即爆炸单元采用Eu ler或ALE单元，被爆炸物采用Lagrange单元，两种网格之间通过定义耦合实现爆炸过程模拟。 该方法避免了因为网格畸变过大造成的计算发散、计算结果不可信等缺陷。该方法计算速度较慢，同时需要最少定义三种网格：炸药（ALE）、被爆炸物（Lagrange）以及炸药在其中流动的ALE 网格。在有限元模型中 ALE 与Lagrange 网格之间可以随意交叉，因而大大方面了模型的建立过程。 上述三种方法均可进行爆炸过程中出现单元破损问题的求解。本文研究了上述模型的计算结果、计算效率，希望对以后的研究能有所帮助。 1 共用节点方法模拟爆炸 图1 有限元网格 图2 爆炸后的结构变形 定义了2 个 Part。Part1...