多球打击靶板磨损：LS-DYNA的精准预测

一、工程背景

磨损在工程上普遍存在，目前通常的做法是通过隐式算法计算应力，再根据一系列计算公式来近似获取冲蚀率。而lsdyna可以直接计算磨损冲蚀，因此为工程使用提供了便利。

本项目基于LSDYNA进行多个颗粒物对靶材的多次冲蚀，计算靶板的磨损状况。其中，靶材被冲掉的材料除以冲击的颗粒的质量，叫冲蚀率。

颗粒是白刚玉，靶材是TC4。单位制：长度单位是100微米，质量是g，时间是微秒。

模型如下图所示：

图片2.png

二、几何模型及材料

几何模型包括靶板和6个球体。在WORKBENCH下建立整体模型。

靶板为钛合金板，采用JC本构，并采用3号沙漏I及0.1的沙漏系数；球为刚体rigid本构。

具体的材料本构参数如下：

*MAT_JOHNSON_COOK

14.43000E-6 0.0041353 0.011 0.33 0.0 0.0 0.0

8.62000E-53.31000E-5 0.34 0.012 0.8 1903.0 298.01.00000E-6

0.067 0.0 2.0 0.0 -0.09 0.27 0.48 0.014

3.87 0.0 01.00000E-6 0.0

*EOS_GRUNEISEN

1 51.3 1.028 0.0 0.0 1.23 0.17 0.0

0.0

*HOURGLASS

1 3 0.1 1 1.5 0.06 0.1 0.1

*PART

ban

1 1 1 1 1 0 0 0

*MAT_RIGID

24.00000E-6 0.035 0.22 0.0 0.0 0.0

1.0 0 3

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

三、单元及有限元网格

在workbench下划分网格，靶板顶部及中心进行加密，加密处网格尺寸为6微米。网格数60万以上。靶板采用全六面体网格，球采用四面体网格。网格如下图所示：

图片3.png

单元全部采用lagrange算法。

*SECTION_SOLID

1 1 0

四、边界

靶板四周固定约束，6个球的速度均定义为125m/s。

*INITIAL_VELOCITY_GENERATION

2 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0

3 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0

4 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0

5 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0

6 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0

7 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0

五、接触定义

6个球与靶板之间全部采用侵蚀面面接触。