单元删除模拟断裂失效实例:小球冲击铝板实验

很多人对单元删除实现断裂的模拟有认识误区,以为定义了塑性就能算断裂。 不否认从初学者的角度来说,参数太多,很容易让人手足无措,无从下手。
 
但是断裂问题本来就是一个非常复杂的问题,控制的材料参数非常多。所以,如果你真的要做断裂分析,一定要好好看看manual里面progressive damge部分。有些软件可能经过简单的定义就能算出结果,但是算出结果是否能用?是否得到科研界和业界人士承认? 这些年abaqus在科研界的广泛使用,其实能说明一些问题。
 
这里提供一个铝板被冲击的实例,以前与实验对比过,效果还可以,现在提供inp

model.JPG




小球冲击模型
 
几个常见需要注意的问题:

1)本例的小球为了得到等效质量(实际的冲击体只有接触的冲头是圆形的,后面是柱体),没有采用本身密度。 并其后设置为刚体。

2)property
 
材料参数是难点。很多人为材料参数哪儿来? 唯一靠谱的途径是自己做实验,但是大家都知道实验费用不菲而且还不一定有实验条件。所以国内很多simulator其实是找老外做的实验结果。
 
对于绝大部分常见材料,冲击模拟所需的材料参数,baidu or google 材料编号+ Johnson-Cook 都可以搜到(不过本版还是很多人问某某钢的材料参数,搜索能力啊)
 
这个inp里面材料参数来自abaqus manual)另外,实在找不到的材料参数去ls-dyna版逛逛,会有收获的。
 

3 step--time:动态计算,时间是物理时间。很多人问time设为多少比较合适。现在流行的各种冲击工况,几乎都有现成方法或者经验公式来估算冲击历时。 如果你实在是没有任何经验和参考数据,可以看看我的经验。
 

就梁和板的冲击而言,我个人经验:
 
低速冲击无击穿,时间可以用pi*[sqrt(M1+M2/4)/kb] 近似估算. 其中M1是撞击体质量,M2是受撞体质量,Kb是挠曲刚度(薄板取弯曲刚度即可)。
 

高速击穿的情况,一般取1-2ms试算,算完一看结果,自然知道如何调整。
 

4 网格:接触区域网格必须足够细,不然会出现有些同学反映的问题:网格被拉得很长也不见破坏...
 

5 step--output在State/Field/User/Time-------status里面打钩,否则失效的单元还是会出现在模型里面。
 

6 是否取半结构分析:虽然这是一个轴对称问题,但是做断裂分析不要取半结构(也不要用2D的),那样做出来只能被外行人眼羡、被内行人鄙视(虽然他们嘴上可能会留情...)。
 

教材上说的对称模型取半结构分析,那是在材料力学、弹性力学or结构力学里面说的,都是只针对弹性小变形,而断裂问题都是严重非线性问题,一般涉及大变形(兼有几何非线性和材料非线性、边界非线性),所以理解知识还是要灵活一点,不要轻率来个教材上说了,老师说了...他们说是说了,但是都是有条件的。
 



2 载荷-位移曲线

F-d.JPG


3 动画
 

impact-Al22.gif

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