碰撞,沖擊等問題在機械結構的分析中十分常見。在急劇變化的載荷作用下,結構內部各點的應力也在發生著劇烈的改變。本篇列舉一個子彈高速穿透一塊鋼板的例子,來說明CAE在瞬態動力學分析中的應用。該例子是用ANSYS建模,然后調用LS-DYNA的求解器進行分析,然后使用LS-DYNA的后處理器得到結果的。

子彈穿透鋼板的幾何模型如圖

子彈以0.13m/s的速度穿越鋼板,為了分析子彈穿越鋼板的過程中鋼板內部的應力變化,首先對子彈和鋼板均劃分有限元網格。由于這是一個對稱問題,為了減小計算量,取四分之一模型來建模,并劃分網格

然后約束住鋼板,并給子彈以0.13m/s的速度沖擊鋼板,調用LS-DYNA求解器進行分析,可以得到子彈穿透過程中鋼板內部應力的變化。下圖是穿越過程中鋼板應力的改變

下圖是子彈完全貫穿后鋼板內部應力的改變

我們也可以查看鋼板上的一些點,在整個時間歷程中的應力改變

總之,瞬態動力學分析能夠得到整個時間歷程中各點的應力,位移的改變,為動力學分析提供了強有力的支持。