刚性弹侵彻陶瓷复合装甲的LS-DYNA模拟新突破

科学家为了清晰的认识穿甲过程，通常采用实验和仿真结合的手段进行研究。由于实验手段需要花费大量的人力和物力，使仿真分析成为了必不可少的手段。目前，大型通用商业进行冲击仿真大多采用基于拉格朗日描述的有限单元法。而这种方法在处理大变形过程中，经常会出现单元的畸变，使时间步长变得非常小，导致计算十分困难。为了使仿真能继续下去，人们往往在计算中加入单元失效，使畸变单元达到某些特定条件，不再参与后续计算。这种方法能很好的解决单元畸变，但同时又带来了能量和质量不守恒的问题。

由于这些问题的存在，人们后来又继续引入的欧拉描述的有限元法、任意拉格朗日-欧拉法、光滑粒子法等不同的计算方法，其中光滑粒子法尤为受大家欢迎。光滑粒子法虽然能很好的模拟大变形的问题，但是计算量比较大。为了解决这些问题，美国西南研究院Gordon Johnson博士(金属JC本构，陶瓷JH1、JH2、JHB等本构方程提出者)发明了一种有限元和光滑粒子自适应转换算法，并引入到EPIC-3D软件中，广泛为美国陆军实验室服务。

本案例利用ls-dyna模拟刚性弹侵彻复合装甲，实现了有限元-光滑粒子的自适应耦合，当材料失效时，有限元网格自动转化为SPH，解决了有限元仿真穿甲过程中网格畸变和质量不守恒的问题。

1.工况

刚性弹侵彻符合陶瓷复合装甲，如下图所示。

2.关键字设置

本算例中弹体采用*MAT_PLASTIC_KINEMATIC_TITLE，陶瓷复合靶采用带失效的*MAT_JOHNSON_COOK_TITLE和*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS_TITLE材料模型。设置*CONTROL_SPH、*SECTION_SPH_TITLE、*DEFINE_ADAPTIVE_SOLID_TO_SPH等关键字使靶板材料失效时有限单元自动转化为SPH，具体关键字设置见附件。

3.结果

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