弹药在侵彻过程中承受很高的减速度作用，惯性冲击下炸药的损伤机理是一个重要的课题。结果表明，KS22a 炸药未发生严重损伤，仅孔隙率有微小增加。大部分损伤发生在黏结剂中，炸药晶体变形和拉伸断裂发生较少。图5－1侵彻作用后PBX 装药的细观损伤形貌本章基于第3 章介绍的黏聚裂纹模型对带有PBX 装药的缩比弹侵彻混凝土靶体的过程进行数值模拟，分析不同参数对装药损伤断裂的影响。根据分析结果，提出控制装药损伤断裂的结构优化方案。......
2023-06-27
爆炸冲击效应数值模拟软件及前处理工具推荐
【摘要】：目前，在爆炸冲击效应技术领域主要的数值模拟方法包括有限单元法[2]、有限差分法、有限体积法等。目前，比较流行的计算爆炸与侵彻的商业通用软件有Ansys/LS-DYNA、Abaqus、Dytran、Autodyn等。在前处理模块需要定义物理问题的模型，生成一个Abaqus输入文件，提交和监控分析作业，并分析显示结果。另外，TrueGrid作为一款专业通用的网格划分前处理软件，支持大部分有限元分析以及计算流体动力学软件。
目前，在爆炸冲击效应技术领域主要的数值模拟方法包括有限单元法[2]、有限差分法、有限体积法等。有限差分法是先建立微分方程组（控制方程），然后利用网格覆盖空间域和时间域，用差分近似代替控制方程中的微分，进行近似的数值求解，有限差分法在流体力学和爆炸力学中得到广泛应用。有限元单元法是先将连续的求解域分解成有限个单元，组成离散化模型，然后求其数值解。有限元包括结构有限元和动力有限元，动力有限元适合于计算边界形状复杂或者包含物质界面的强动载问题计算，便于编制通用程序，在冲击问题的模拟计算方面得到了迅速发展和广泛应用。有限体积法是在物理空间将偏微分方程转化为积分形式，然后在物理空间中选定的控制体积上把积分形式守恒定律直接离散的一类数值方法，适用于任意复杂的几何形状的求解区域，是在吸收了有限元法中函数的分片近似的思想，以及有限差分法的一些思想发展起来的高精度算法，目前已在复杂区域的高速流体动力学数值模拟中得到广泛应用。
有限差分法和动力有限元法的发展已经较为成熟，是目前冲击荷载作用下的动力结构响应数值计算中应用最多的两种方法，但结构为不连续介质时（如裂隙岩体、混凝土等），人们又发展了离散元法、有限块体法、数值流形法等来解决此类问题的计算。
20世纪七八十年代，国外（主要是美国）以Sandia、Lawrence Livermore等国家实验室为代表的一大批研究机构，对于爆炸冲击效应数值模拟进行了大量的研究，编制了许多有影响的计算机程序。这些程序从离散方法上分为三类：有限差分法、有限元法和有限体积法。从采用的坐标类型大体可以分为两种类型，即拉格朗日型和欧拉型，后来又在此基础上发展了任意拉格朗日-欧拉方法（ALE）和耦合拉格朗日-欧拉方法（CEL）等。
目前，比较流行的计算爆炸与侵彻的商业通用软件有Ansys/LS-DYNA、Abaqus、Dytran、Autodyn等。其中LS-DYNA[8]能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种2D、3D非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体以及流固耦合问题。LS-DYNA的材料模型非常丰富，目前有140多种金属和非金属可供选择，还可以考虑材料失效、损伤等相关性质；单元类型众多，如二维实体单元2D Solid 162、三维实体单元3D Solid 164、梁单元3D Beam 161和壳单元等，各类单元又有许多种理论算法供用户选择；强大的接触分析功能，有多种接触类型可以选择，适用于变形体、刚体、板壳结构等的接触分析，处理接触-碰撞界面主要采用对称罚函数法、节点约束法等；完善的初始条件、载荷和约束功能，其中有初始速度、起爆点（面）、节点载荷、体力载荷、压力载荷、节点约束、固连约束；另外LS-DYNA_971还具有SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）光滑质点流体动力算法，可以用于研究很大的不规则机构。Abaqus是一套先进的通用有限元系统，可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，尤其是在驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题上，Abaqus使用起来十分简便，可以很容易地为复杂问题建立模型；具备非常丰富的单元库，可以模拟任意几何形状，其丰富的材料模型库可以模拟大多数典型工程材料的性能；不仅能够解决结构分析问题，而且能够分析热传导、质量扩散、电子元器件的热控制、声学、土壤力学和压电分析等广泛领域中的问题。在前处理模块需要定义物理问题的模型，生成一个Abaqus输入文件，提交和监控分析作业，并分析显示结果。在分析计算阶段使用Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit求解输入文件中所定义的数值模型，通常以后台方式运行，分析结果保存在二进制文件中，以便于后处理。后处理阶段可以用来读入分析结果数据，以多种方法显示分析结果。另外，MSC公司的Dytran软件是在LS-DYNA3D的框架下，在程序中增加荷兰公司开发的PICSES的高级流体动力学和流体-结构相互作用功能，以及物质流动算法和流固耦合算法。它采用基于拉格朗日格式的有限元方法模拟结构的变形和应力，用基于纯欧拉格式的有限体积法描述材料流动，对通过流体与固体界面传递相互作用的流体-结构耦合分析；但在处理冲击问题的接触算法上还远不如当前的LS-DYNA3D全面。
另外，TrueGrid作为一款专业通用的网格划分前处理软件，支持大部分有限元分析（FEA）以及计算流体动力学（CFD）软件。它采用命令流的形式来完成整个建模过程，可以支持外部输入的IGES数据，也可以在TrueGrid中通过Block或Cylinder命令来创建基本块体，然后使用TrueGrid强大的投影功能完成各种复杂的建模。它可以方便快捷地生成优化的、高质量的、多块结构的六面体网格模型，非常适合为有限差分和有限元软件做前处理[9]。
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2023-10-18
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2023-06-26
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2023-10-02
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2023-08-20
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2023-06-26
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2023-08-26
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