过LS-DYNA后处理软件LS-Prepost软件分析求解结果。
图5.2 子弹速度为10m/s时试件靠近输入杆一侧的应变
弹性波速是材料的基本参数,它可由材料的弹性模量和密度计算得出。如图5.2所示,当t=184.94us时,试件开始有应变,说明弹性波已经通过输入杆进入试件了,可以计算出数值模拟中弹性波在压杆中的传播速度??0
??0=(1/184.94)×106=5407.16m/s
图5.3 不同子弹速度下输入杆中点处应变
图5.4 不同子弹速度下输入杆中点处应力
图5.5 不同子弹速度下输入杆中点出加速度
在分离式霍普金森杆数值模拟中,不同子弹速度下,输入杆上应变、应力以及加速度与时间关系如图5.3、图5.4、图5.5所示。
如图5.3,图5.4所示,可以发现:(1)随着子弹速度的增大,入射波应力幅值随之增大;(2)随着子弹速度的增大,入射波的第一峰值点在时间域内的位置不发生变化;(3)入射波近似为矩形波,入射波在刚开始稍有振荡现象,表明波形弥散现象存在,但不是很严重。另外,当子弹速度为10m/s时,入射杆的应
力约为200MPa,入射杆的应变为5200个微应变,入射波的脉宽为100us左右。
如图5.,5可以看出,输入杆中点处的过载加速度值随着子弹速度的增大而增大,过载加速度脉宽不随子弹速度的增大而发生变化。另外,随着子弹速度的增大,入射波的第一峰值点在时间域内的位置不发生变化,再结合图5.3,图5.4可以得出结论是波在输入杆中的传播速度不随着子弹速度的变化而变化。
图5.6 不同子弹速度下输出杆中点处应变
图5.7 不同子弹速度下输出杆中点处应力
图5.6,图5.7是不同子弹速度下输出杆中点处应变图和应力图,从图可以发现,输出杆波形具有类似输入杆的三个特点。但是,输出杆波形弥散较为严重,说明所取的网格密度太稀疏了。
6 结论
本次作业我完成了用LS-DYNA数值模拟分离式霍普金森压杆实验,通过查询相关资料,选择相关材料,设计了输入杆、输出杆、子弹的有限元模型,并选用Isotropic模型作为它们的材料本构模型。选用5A06-铝作为试件进行了三维数值模拟,5A06-C铝本构模型选用Johnson-Cook模型,获得了相关的实验数据,以及对实验数据进行了一定的分析。
在做本次作业之前,我对LS-DYNA的了解为零。通过本次作业,我不但了解了LS-DYNA软件,并能够进行简单地显示动力学仿真,以及用Ls-Prepost进行后处理。虽然在过程中遇到有很多问题,但是我独立地完成的本次作业。
在这几周的学习过程中,杜老师给予了我们细心地教导,在此衷心地感谢杜老师。