本文以子弹撞击刚性墙为例,介绍在Ansys中使用瞬态分析方法进行碰撞非线性分析的基本流程。

1、问题描述(实例来自参考文献【1】)

如下图所示,一个子弹以给定的速度射向壁面,壁面假定是刚性的和无摩擦的。研究子弹和壁面接触后80微秒内的现象,目的是在Ansys中确定子弹的整个变形、速度历程以及最大等效Von Mises米歇尔应变。

子弹的几何尺寸、材料属性和初始条件如下:弹性模量为1.17E11Pa,密度为11.93kg/m3,泊松比为0.35,屈服强度为4E8,剪切模量为1.0E8。长L=32.4E-3m,直径D=6.4E-3m,子弹的初始速度是227m/s。

2、问题分析

本例采用Ansys中的六面体实体单元来建立有限元模型。求解通过单一载荷步实现,在这个载荷步中同时施加初始速度和约束。将圆柱体末端的节点Z方向约束住以模拟壁面。打开自动时间分步,定义分析结束的时间为8E-5秒,以确保有足够长的时间来扑捉整个变形过程。

3、有限元建模

设置材料的密度,弹性属性——弹性模量、泊松比,和非线性属性——屈服强度、剪切模量。在Ansys中设置材料非线性属性(双线性各项同性数据)的方法如下:Structural – Nonlinear – Inelastic – Rate Independent – Kinematic Hardening Plasticity – Mises Plasticity – Bilinear,输入屈服强度Yield Stss和剪切模量Tang Mods。

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