ANSYS/LS-DYNA在工程结构抗撞击分析中的应用

撞击问题（又称冲击问题）是一类特殊的动力问题。结构在撞击作用下的材料强度以及变形是在相关工程设计中必须考虑的重要因素。ANSYS/LS-DYNA作为大型通用显示动力分析有限元程序，在撞击领域内应用广发。其最开始的应用是分析简单的碰撞问题，后来逐渐发展，在计算飞行器的鸟撞、重点弹道、侵透与开坑等领域均得到广泛应用。

在ANSYS/LS-DYNA分析是应注意以下问题：

1）    采用正确的材料分析模型

2）    对撞击区域，需要细分网格，在非撞击取悦，网格可以适当的放大

3）    对于可能发生接触的界面之间，需要正确定义接触算法来反映真实情况。ANSYS/LS-DYNA的分析难点也在于接触的正确定义和选用。

在工程中，被动柔性防护系统是一种新颖、有效的落石灾害防治技术，其主要是由钢丝绳网、固定系统、减压环和钢柱组成。被动柔性防护系统在落石冲击过程中主要通过各构件耗散落石能量，其中钢丝绳网是最主要的耗能构件。本文利用ANSYS/LS-DYNA分析了落石冲击钢丝绳网过程中的动力响应分析。

ANSYS/LS-DYNA分析的步骤一般为利用ANSYS建立有限元模型，生成K文件，然后提交给LS-DYNA SOLVER进行求解，而后利用ANSYS或者ls prepost进行结果的查看。

一、模型的建立

如下图所示为我们建立了模型的示意图。模型主要防护系统和落石组成。防护系统由钢丝绳、支撑绳、钢柱组成。模型的建立我们用ANSYS/LS-DYNA的APDL语言编写而成。钢丝绳和支撑绳我们采用link60单元简历模型，钢柱采用beam161单元建立模型，落石采用solid164单元建立模型，同时落石采用刚性单元。

二、网格的划分

因为使用的有限元单元类型很简单，所以对网格的划分在此文中不是重点。

三、载荷的施加和求解

本模型的施加的载荷主要包括约束钢柱的端点以及给落石施加初速度，考虑到重力的影响，也对模型施加了重力加速度。

在LS-DYNA中定义接触分为四个步骤：1、选择合适的接触类型2、选择接触实体、3、选择需要控制的接触参数4、指定高级接触控制。本文模拟中主要涉及落石和钢丝绳之间的接触，选择LS-DYNA中的单面接触类型，单面接触时不需要事先指定接触面。

利用EDWRITE写入K文件然后提交给LS-DYNASOLVER进行求解。LS-DYNA求解输出两种类型的文件供给不同的后处理软件使用：一种是d3plot和d3thtd类型的文件，提供给Ls-prepost后处理；另一种是rst和his类型的文件提供给ANSYS进行一般后处理和时间历程后处理。两者类型都可以同时输出。

四、结果的分析

结构变形过程中的位移图如下图2所示。

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