用Abaqus模擬子彈侵徹問題

2017-03-31 by:CAE仿真在線來源:互聯網

侵徹是在軍工上非常普遍出現,又很重要的現象。在侵徹的過程中,通常侵徹目標和侵徹物均會發生材料失效,同時隨著界面處材料的失效其接觸面在不斷的改變,下面將通過一顆子彈高速沖擊鋼板的例子,來展示如何在Abaqus中對這類問題進行建模和分析,以及材料模型在這類問題中的選擇和Abaqus如何來處理不斷改變的接觸面等這類復雜的問題。

1. 問題描述

(1)模型介紹

一顆子彈以2000m/s的速度沖擊鋼板并發生侵徹,子彈尺寸如圖1所示,鋼板長5m,寬3m,厚0.4m,子彈軸線與鋼板上表面法線夾角20゜。

用Abaqus模擬子彈侵徹問題abaqus有限元培訓資料圖片1

圖1 子彈與鋼板模型

(2)材料屬性

在模擬侵徹問題時,由于分析過程中涉及到較高的應變率,因此需要將材料模型應以為應變率相關材料;此外,為了模擬侵徹過程中材料的破壞,采用延性及剪切破壞的應變來定義材料的損傷。具體材料參數如下:

密度:7800Kg/m3
彈性模量:2.1E11
泊松比:0.3

表1塑性參數

屈服應力	塑性應變	應變率	屈服應力	塑性應變	應變率	屈服應力	塑性應變	應變率	屈服應力	塑性應變	應變率
7.76E+08	0	0	7.99E+08	0	0.01	8.08E+08	0	1	8.12E+08	0	100
8.09E+08	0.01	0	8.31E+08	0.01	0.01	8.42E+08	0.01	1	8.50E+08	0.01	100
8.29E+08	0.02	0	8.55E+08	0.02	0.01	8.69E+08	0.02	1	8.82E+08	0.02	100
8.42E+08	0.03	0	8.74E+08	0.03	0.01	8.93E+08	0.03	1	9.09E+08	0.03	100
8.66E+08	0.06	0	9.16E+08	0.06	0.01	9.46E+08	0.06	1	9.74E+08	0.06	100
8.83E+08	0.1	0	9.55E+08	0.1	0.01	9.98E+08	0.1	1	1.04E+09	0.1	100
8.95E+08	0.15	0	9.89E+08	0.15	0.01	1.05E+09	0.15	1	1.10E+09	0.15	100
9.10E+08	0.25	0	1.04E+09	0.25	0.01	1.12E+09	0.25	1	1.19E+09	0.25	100
9.22E+08	0.4	0	1.09E+09	0.4	0.01	1.19E+09	0.4	1	1.28E+09	0.4	100
9.53E+08	2	0	1.28E+09	2	0.01	1.49E+09	2	1	1.70E+09	2	100
7.91E+08	0	0.001	8.05E+08	0	0.1	8.10E+08	0	10	8.15E+08	0	1000
8.24E+08	0.01	0.001	8.35E+08	0.01	0.1	8.46E+08	0.01	10	8.55E+08	0.01	1000
8.46E+08	0.02	0.001	8.63E+08	0.02	0.1	8.76E+08	0.02	10	8.88E+08	0.02	1000
8.63E+08	0.03	0.001	8.84E+08	0.03	0.1	9.01E+08	0.03	10	9.17E+08	0.03	1000
8.99E+08	0.06	0.001	9.33E+08	0.06	0.1	9.60E+08	0.06	10	9.87E+08	0.06	1000
9.31E+08	0.1	0.001	9.78E+08	0.1	0.1	1.02E+09	0.1	10	1.06E+09	0.1	1000
9.58E+08	0.15	0.001	1.02E+09	0.15	0.1	1.07E+09	0.15	10	1.13E+09	0.15	1000
9.95E+08	0.25	0.001	1.08E+09	0.25	0.1	1.15E+09	0.25	10	1.23E+09	0.25	1000
1.03E+09	0.4	0.001	1.14E+09	0.4	0.1	1.24E+09	0.4	10	1.33E+09	0.4	1000
1.17E+09	2	0.001	1.39E+09	2	0.1	1.60E+09	2	10	1.81E+09	2	1000

表2 延性損傷參數

表3 剪切損傷參數(Ks=0.03)

2.31	-3.33	0.001
2.31	-0.333	0.001
2.18	-0.267	0.001
2.06	-0.2	0.001
1.95	-0.133	0.001
1.85	-0.0667	0.001
1.76	0	0.001
1.67	0.0667	0.001
1.59	0.133	0.001
1.52	0.2	0.001
1.46	0.267	0.001
1.4	0.333	0.001
1.35	0.4	0.001
1.3	0.467	0.001
1.26	0.533	0.001
1.23	0.6	0.001
1.2	0.667	0.001
1.15	0.73	0.001
1.06	0.851	0.001
0.945	1.02	0.001
0.816	1.24	0.001
0.685	1.51	0.001
0.202	3.33	0.001

0.86	-10	0.001
0.86	1.7	0.001
0.859	1.72	0.001
0.86	1.73	0.001
0.865	1.75	0.001
0.874	1.77	0.001
0.886	1.78	0.001
0.901	1.8	0.001
0.921	1.81	0.001
0.944	1.83	0.001
0.97	1.85	0.001
1	1.86	0.001
1.04	1.88	0.001
1.08	1.89	0.001
1.12	1.91	0.001
1.17	1.92	0.001
1.22	1.94	0.001
1.28	1.96	0.001
1.34	1.97	0.001
1.41	1.99	0.001
1.48	2	0.001
1.56	2.02	0.001
1.56	10	0.001