news 2025/12/24 7:28:21

Ls-dyna聚能爆破研究:聚能射流击穿钢板的二维模型及破坏形式分析

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
Ls-dyna聚能爆破研究:聚能射流击穿钢板的二维模型及破坏形式分析

Ls-dyna 聚能爆破.研究聚能射流击穿钢板,本模型为二维模型,研究聚能射流对钢板的破坏形式.可查看聚能射流的应力变化情况

聚能射流击穿钢板这玩意儿在军工和采矿领域可是硬核技术。今天咱们用LS-DYNA整点干货,手把手教你怎么用二维模型观察射流穿甲全过程。别看是二维的,该有的应力波传播、材料失效这些细节一个不少,还能省下三维模型80%的计算时间,真香!

二维模型怎么玩?

先整明白模型结构:锥形铜药型罩(这货就是射流本体)+高爆药柱+45号钢靶板。用SECTIONSOLID搞个轴对称单元,直接上Axisymmetric关键字。这里有个坑——千万别用实体单元直接切二维,老铁们直接上SECTIONSHELL的2D-AXISYMMETRIC选项,配上ELFORM=15的ALE算法,稳得一批。

*SECTION_SHELL $# secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp 1 15 0.0 2 1.0 0 0 2 $# t1 t2 t3 t4 0.01 0.01 0.01 0.01

材料参数别整虚的

铜罩直接上MATJOHNSONCOOK,钢板用MATPLASTICKINEMATIC。炸药用*MATHIGHEXPLOSIVE_BURN配合JWL状态方程才是正解。这里的关键是JWL参数得从实验数据扒,网上随便找的参数绝对翻车!

*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN $# mid ro d p e 3 1.89000 8.93000 0.00000 0.00000 *EOS_JWL $# eosid a b r1 r2 om e0 v0 3 5.37e11 9.54e09 4.25 0.95 0.30 7.0e09 1.00

起爆姿势要帅

用*INITIAL_DETONATION设置顶部中心起爆点,时间控制在微秒级。重点来了——起爆点坐标必须精确到小数点后四位,二维轴对称模型里Y轴坐标差0.1mm都能让射流方向跑偏。

接触设置是灵魂

射流和靶板的接触用CONTACTERODINGSURFACETOSURFACE,必须开侵蚀选项。这里有个骚操作——在靶板材料里加个MATADDEROSION,设置等效塑性应变失效准则,能完美模拟钢板被干穿的过程。

*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE $# cid title 3 $# ssid msid sstyp mstyp sboxid mboxid spr mpr 2 1 3 3 0 0 0.0 0.0 $# fs fd dc vc vdc penchk bt dt 0.15 0.10 0.0 0.0 0.0 0 0.0 0.000

看结果得会骚操作

计算完别急着关LS-PrePost,按F7调出时间历史,把Contour调到Stress-Effective。这时候拖动时间轴,能看到射流头部出现红色高应力区(超过2GPa),跟个高温焊枪似的怼在钢板上。重点观察两个时刻:20μs时射流刚接触钢板产生赫兹应力,80μs时钢板背面开始出现层裂纹。

穿甲效果验证

在k文件里加个*DATABASE_RCFORC记录接触力,射流头部接触力会呈现先飙升后骤降的曲线——飙升对应侵彻阶段,骤降点就是钢板被击穿的时刻。实测数据要是没这个骤降,赶紧检查材料失效参数是不是设成了娘炮值。

避坑指南

  1. 网格尺寸必须小于药型罩厚度的1/5,不然射流形态直接变水枪
  2. ALE算法记得设*CONTROL_ALE里的DTVAL=0.5,数值大了会溢出
  3. 靶板边界要加非反射边界条件,不然应力波反射会让你怀疑人生

跑完模拟别光看动画,导出靶板单元的历史应变数据做个傅里叶变换,能发现射流侵彻的频段集中在10-15kHz——这特么就是穿甲过程的特征频率,拿去发论文绝对够硬核!

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