基于LS—DYNA的轴压不锈钢管屈曲分析

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LS-DYNA 理论及功能(简介)

LS-DYNA 理论及功能LS-DYNA 的理论及功能LS-DYNA 发展概况 (LS-DYNA Introduction)LS-DYNA是以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。

DYNA 程序系列最初是 1976 年在美国 Lawrence Livermore National Lab. 由 J.O.Hallquist 博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经 1979、1981、1982、1986、 1987、1988 年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。

1988 年 J.O.Hallquist 创建 LSTC 公司，推出 LS-DYNA 程序系列，主要包括显式 LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式 LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析 LS-TOPAZ2D、 LS-TOPAZ3D、前后处理 LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序，进一步规范和完善 DYNA 的研究成果，陆续推出 930 版（1993 年）、936 版（1994 年）、940 版（1997 年），950 版（1998 年）增加了汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、安全带、假人）、薄板冲压成形过程模拟以及流体与固体耦合（ALE 和 Euler 算法）等新功能，使得 LS-DYNA 程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大，并建立了完备的质量保证体系。

1997 年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA，PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB，新开发的后处理器为LS-POST。

LS-DYNA实例分析报告

LS-DYNA实例分析报告合普科技2010年07月目录（一）LS-DYNA基本介绍03 （二）某电动玩具的跌落分析06 （三）汽车保险杠的碰撞分析17 （四）总结22（一）LS-DYNA的基本介绍LS-DYNA是一个以显式求解为主、兼有隐式求解功能，以Lagrange算法为主、兼有ALE和Euler算法，以结构分析为主、兼有热分析和流体-结构耦合功能，以非线性动力分析为主、兼有静力分析功能，军用和民用相结合的通用非线性结构动力分析有限元程序，主要用于求解各种非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等结构非线性问题。

DYNA程序系列最初是1976年在美国Lawrence Livermore National Lab.由J.O.Hallquist主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经1979、1981、1982、1986、1987、1988年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。

1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司，自此开始DYNA程序的商业化开发，LSTC陆续将DYNA的显式、隐式、热分析等系列程序组合在一起，形成一个整体的LS-DYNA软件包，并逐步增加汽车安全性分析、薄板冲压成型过程模拟、流体与固体耦合（ALE和欧拉算法）等功能，使LS-DYNA程序系统在国防和民用领域的应用范围不断扩大，并建立了完备的质量保证体系。

因此LS-DYNA一经推出，即在显式有限元分析领域引起轰动效应，大大拓展了LS-DYNA的用户领域，在中国地区，LS-DYNA的用户数在短短的几年时间内即超过了200家，远远领先于其它显式分析程序。

LS-DYNA程序的主要强项在于：历史悠久、应用广泛。

该软件是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序。

LS-DYNA程序开发的最初目的是为北约组织的武器结构设计、防护结构设计服务，是该组织的Public Domain程序，后来商业化后广泛传播到世界各地的研究机构。

LSDYNA资料

1.1LS-DYNA发展概况LS-DYNA是以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。

DYNA程序系列最初是1976年在美国Lawrence Livermore National Lab. 由博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经1979、1981、1982、1986、1987、1988年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。

1988年创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，主要包括显式LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D、前后处理LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS等商用程序，进一步规范和完善DYNA的研究成果，陆续推出930版（1993年）、936版（1994年）、940版（1997年），950版（1998年）增加了汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、安全带、假人）、薄板冲压成形过程模拟以及流体与固体耦合（ALE 和Euler算法）等新功能，使得LS-DYNA程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大，并建立了完备的质量保证体系。

1997年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA， LS-DYNA的最新版本是2008年5月推出的971版，它在970版基础上增加了不可压缩流体求解程序模块，并增加了一些新的材料模型和新的接触计算功能，详见以下介绍。

LS-DYNA程序971版是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）和接触非线性（40多种接触类型）程序。

第4章 LS-DYNA输出控制、分析和调试

principal inertias i11 = 0.7441E-01
i22 = 0.1174E+00
i33 = 0.4302E-01 principal directions row1= 0.1000E+01 0.4053E-14 0.2008E-15 row2= -0.4053E-14 0.1000E+01 -0.1198E-15 row3= -0.2008E-15 0.1198E-15 0.1000E+01
采样率比较
ASCII 输出文件气囊统计 *DATABASE_ABSTAT »体积 »压力 » 内能 » 质量流动 »密度 » 温度 » 输出质量流动率 » 质量边界节点力 *DATABASE_BNDOUT
» 当边界上施加有离散力时的边界条件节点力和能量
ASCII 输出文件
离散单元数据 *DATABASE_DEFORC »离散单元（弹簧和阻尼）的力和力矩 » 全局坐标 x,y,z » 合力resultant 单元数据 *DATABASE_ELOUT » 要求*DATABASE_HISTORY_option – 梁或系列梁 – 壳或系列壳 – 体或系列体
D3hsp中气囊-纺织材料
D3hsp中控制体积定义
D3hsp中控制体积定义
D3hsp中材料3的质量特性
total mass of material = 0.1426E-02 x-coordinate of mass center = 0.1000E+01 y-coordinate of mass center = 0.1500E+00 z-coordinate of mass center = 0.1389E-13
分析
在一个模型中通常有很多的事情会导致错误 LS-DYNA 能提供结果，即使在明显不符合实际的情况下

lsdyna中关于材料失效

关于Ls-Dyna中材料失效准则的定义关于dyna中材料失效准则的定义有些材料类型中有关于失效准则的定义，但是也有些材料类型没有失效准则的材料类型，这时需要额外的失效准则定义，与材料参数一块定义材料特性。

需要用到*mat_add_erosion关键字，对于这个关键字有几个需要注意的地方。

1、材料的通用性破坏准则：`材料通常为拉破坏或者剪切破坏，静水压是以压为正，拉为负，所以静水压破坏就是给出最小的承受压力，当然需要小于0（即拉力），如果静水压小于该值，则材料破坏。

相反，应力则是以压为负，拉为正，故最大主应力或最大等效应力或最大剪应力破坏等等都是给出最大的应力极限，当然大于0，如果拉应力大于该值，则材料破坏，无论是*MAT_ADD_EROSION，还是材料内部自带的破坏准则还是其他软件，都遵循以上准则。

注意：屈服不是失效。

2、单元失效模拟的功能与目的单元删除功能是为了克服有限元本身的缺陷而提出的一项方法，由于有限元本身是基于连续介质力学的，而在连续介质力学中，所研究的物体需要是连续的，既物质域在空间中连续。

在这样的理论假设框架下，单元本身是不会消失的。

然而在实际情况下，由于损伤断裂的存在，势必会使得一些单元消失或者完全的失效，所以为了能够模拟这种情况，DYNA 提供了单元失效功能。

破坏、失效、断裂，都是工程性的概念，它表示在达到某一准则后，结构、构件、或者构件中的某一部分，从结构中退出工作，不再影响整体结构的受力。

而从有限元概念上说，对上述机制的模拟，基本手段都是一样的，就是当满足某一指标（比如某个应变大小）后，将一个单元或者一个积分点的质量、刚度和应力、应变都设为零（或者非常接近与零），这样它在整体结构计算中就不再发挥作用，进而实现了退出工作机制的模拟。

所以，无论是把纤维模型中的某个纤维、或者分层壳模型中的某一层、或者实体模型中的某个积分点，或者结构中的某个单元，让其不再参与整体结构计算，都可以达到模拟破坏退出工作的目的。

Q235B钢动态本构及在LS-DYNA中的应用

第38卷第3期爆炸与冲击V o l.38,N o.3 2018年5月E X P L O S I O N A N DS HO C K WA V E S M a y,2018D O I:10.11883/b z y c j-2016-0286文章编号:1001-1455(2018)03-0596-07Q235B钢动态本构及在L S-D Y N A中的应用*支旭东1,2,张荣2,林莉3,范峰1,2(1.哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150090;2.哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150090;3.哈尔滨理工大学建筑工程学院土木工程系,黑龙江哈尔滨150080)摘要:采用万能材料试验机和分离式霍普金森拉杆(S H T B)装置,对我国钢结构建筑中最常用的Q235B 钢进行准静态拉伸实验㊁高温拉伸实验和动态拉伸实验㊂基于实验数据对L S-D Y N A常用的3种动态材料模型C o w p e r-S y m o n d s本构模型㊁J o h n s o n-C o o k本构模型㊁Z e r i l l i-A r m s t r o n g本构模型进行了拟合,通过T a y l o r杆实验对3种本构模型进行验证和对比分析㊂结果表明:Q235B钢具有较为明显的高温软化和应变率强化效应;C o w p e r-S y m o n d s本构模型可以较好地适用于工程领域低速碰撞的模拟;J o h n s o n-C o o k本构模型可适用于较大应变率范围内的模拟;不推荐Z e r i l l i-A r m s t r o n g本构模型在工程低速碰撞领域中使用㊂关键词:动态本构模型;Q235B钢;应变率效应;T a y l o r杆中图分类号:O347.3国标学科代码:13015文献标志码:A材料在动力荷载下的性能与静荷载下明显不同,在高应变率下塑性变形存在应变率效应㊁应变历史效应和温度效应[1],准确考虑这些因素对于采用数值方法模拟材料乃至构件在动荷载下的力学行为至关重要㊂Q235B钢由于具有优良的力学性能㊁焊接性能以及价格低廉等优点被广泛应用于我国建筑结构领域,本文中正是以该类建筑钢结构反恐抗冲击为背景,对Q235钢的动态本构及其数值模拟技术开展研究㊂对于Q235B钢等延性金属材料的动态本构模型,比较适用的主要有宏观唯象经验模型(如J o h n-s o n-C o o k(J-C)本构模型[2]㊁C o w p e r-S y m o n d s(C-S)本构模型[3])和具有物理基础的本构模型(如Z e r i l l i-A r m o s t r o n g(Z-A)本构模型[4]㊁MT S本构模型)两大类㊂J-C和C-S两种材料本构模型均为基于实验结果建立的经验性本构关系,其中J-C本构模型可以考虑应变率效应㊁应变强化和温度软化的影响,但忽略了3种因素的耦合作用;C-S本构模型概念明确,以较为简单的形式考虑了应变率的影响,这两类本构模型在工程领域获得了较为普遍的应用㊂如J-C本构模型在结构抗爆炸㊁冲击领域受到了较多学者青睐[5-7],其中林莉等[7]对Q235B钢开展了4个系列的材性实验,结合数值模拟标定了J-C强度模型和J-C失效模型的参数,并在此基础上对这两类模型进行了适当修改,但其探讨的应变率范围较小,最大仅为275s-1,应用存在局限性㊂C-S本构模型由于概念明确且形式简单,目前在船舶领域和钢结构抗冲击荷载领域也有较多应用[8-11],例如在文献[10-11]中,作者在对网壳结构和钢管的抗冲击有限元模拟中均使用了C-S本构模型,材料模型中的参数来源于文献[12]中对低碳钢的推荐数值,数据的来源及针对建筑结构钢的研究未见任何文献㊂与之相比,Z-A本构模型基于热激活位错运动的本构关系,该类模型物理意义明确,考虑了材料的晶格结构的影响,如位错滑动㊁机械孪生㊁相变,同时该模型将应变率效应㊁应变强化和温度软化等因素影响进行耦合考虑,在航空航天和材料领域得到较多应用[13-15]㊂但由于其参数过多,在建筑结构抗冲击领域尚未有应用㊂综上可见,对Q235B钢在冲击荷载下的不同动态本构关系进行研究,并提出具体的数值模拟方法建议具有重要的工程价值㊂*收稿日期:2016-09-20;修回日期:2017-02-14基金项目:国家自然基金面上项目(51478144);国家杰出青年科学基金项目(51525802);中国地震局创新团队发展计划项目第一作者:支旭东(1977 ),男,博士,博导;通信作者:张荣,z h a n g r o n g6636747@163.c o m㊂本文中基于Q 235B 钢的动态材料性能万能材料试验机和霍普金森拉杆装置的系列实验,对实验数据进行整理分析,结合有限元程序L S -D Y N A ,拟合建立了J -C ㊁C -S ㊁Z -A 等3种本构模型,最后通过T a y l o r 杆实验验证并讨论各模型的适用性㊂1 L S -D Y N A 中的材料本构模型材料在冲击荷载下的响应按其产生的应力水平分为3个范围[16],工程领域发生的碰撞冲击往往处于塑性变形级别,材料发生大变形㊁热效应及断裂失效等,其本构关系为一种复杂的非线性形式㊂M.A.M e y e r s [17]指出金属材料在高应变率下存在热激活滑移㊁黏性阻尼控制位错运动及相对论运动3种位错响应机制,其中涉及金属晶格结构在不同位错速度下的塑性变形形式㊁势垒类型等㊂在有限元软件L S -D Y N A 中共有超过200种材料本构模型,而其中可以考虑金属材料应变率效应的本构模型有13种,同时考虑应变率效应㊁材料失效的本构模型有7种,同时考虑应变率效应㊁温度效应㊁材料失效的本构模型有2种[18]㊂在L S -D Y N A 材料库中这些本构模型主要被分为两类,即经验型本构方程和基于位错理论的半经验半理论本构方程㊂本文中基于Q 235B 钢的系列实验,对使用较为广泛的3种本构模型进行了拟合,分别为:MA T 15J o h n s o n /C o o k p l a s t i c i t y m o d e l ㊁MA T 24p i e c e w i s e l i n e a r p l a s t i c i t y (i s o t r o p i c )m o d e l ㊁MA T 65Z e r i l l i -A r m s t r o n g (r a t e /t e m pp l a s t i c i t y )m o d e l ㊂2 实验方法及结果试件选用直径15mm 的钢棒加工而成,为拟合得到上述3种本构方程,开展了高温拉伸㊁室温准静态拉伸㊁室温高应变率S H T B 拉伸㊁T a y l o r 杆等4个系列实验,试件形状和尺寸如图1所示[7]㊂准静态拉伸和S H T B 拉伸实验下,可近似认为试件处于一维应力状态,即σ1ʂσ2=σ3=0,ε2=ε3=ε1/2,由此可知σe f f =σ1,εe f f =ε1㊂高温拉伸和室温准静态拉伸实验在I n s t o n 5569万能试验机上进行,S H T B 装置和T a yl o r 杆装置详细说明参照文献[19]㊂试件照片及破坏后的典型图片如图2所示㊂图1试件形状和尺寸(单位:mm )F i g .1G e o m e t r y a n dd i m e n s i o n s o f s p e c i m e n s (u n i t :mm )图2不同工况下拉伸原试件及破坏后试件F i g .2O r i g i n a l a n d f r a c t u r e d c o n d i t i o n s o f s p e c i m e n s 图3为不同应变率下拉伸实验得到的真实应力应变曲线,忽略试件尺寸不同的影响;图4为不同温度下Q 235B 钢拉伸实验的真实应力应变曲线㊂由图3~4可知,Q 235B 钢的流动应力对温度和应变率的变化都非常敏感㊂由图3可以看出,随着应变率的增加,Q 235B 钢的屈服强度提高较大:在应变率为795 第3期支旭东,等:Q 235B 钢动态本构及在L S -D Y N A 中的应用0.008s -1时,钢材屈服强度为310M P a ,当应变率为1756s -1时,屈服强度接近700M P a ,提高了1倍;随着应变率的增加,钢材的塑性性能降低,由准静态时的0.2下降至1756s -1时的0.14;由曲线的斜率可以看出,应变率对钢材的弹性模量影响不大㊂由图4可以看出,Q 235B 钢的应力对温度变化非常敏感,呈现出显著的温度软化效应:常温下材料屈服应力约为270M P a ,随着温度的升高屈服应力急剧下降,升温至1223K 时,屈服应力降为20M P a ;随着温度的升高,钢材的塑性性能提高,极限应变由常温时的0.2提高至1223K 时的0.5;由弹性段斜率可知,随着温度的升高,Q 235B 钢的弹性模量降低㊂图3不同应变率下Q 235B 钢的真实应力应变曲线F i g .3T r u e s t r e s s -t r u e s t r a i n c u r v e s o fQ 235Bs t e e l a t d i f f e r e n t s t r a i n -r a t e s 图4不同温度下Q 235B 钢的拉伸实验真实应力应变曲线F i g .4T r u e s t r e s s -t r u e s t r a i n c u r v e s o f Q 235Bs t e e l a t d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e s 3 本构方程拟合通过软件MA T L A B 采用最小二乘法根据上述3种材性实验获得的数据,对Q 235B 钢的动态本构进行拟合,拟合时选用的数据忽略了3种材性实验试件尺寸的影响㊂拟合本构模型选用在L S -D Y N A有限元程序中较为常用的3种材料模型㊂3.1 J o h n s o n /C o o k p l a s t i c i t y mo d e l 参数拟合 L S -D Y N A 程序中该材料模型选用J o h n s o n -C o o k 本构模型,该模型需要拟合的参数有5个,拟合后公式为:σe f f =(3.06ˑ108+3.03ˑ1010ε-0.013p )(1+0.0053l n ε㊃*)(1-T *0.079)(1)式中:σe f f 为等效应力;ε-p 为等效塑性应变;ε㊃*为量纲一等效塑性应变率,T *=(T -T r )/(T m -T r )为量纲一温度,其中T r ㊁T m 分别为参考温度和材料的熔点,T 为当前温度㊂式(1)右边3项分别代表等效塑性应变㊁应变率和温度对流动应力的影响㊂3.2 P i e c e w i s e l i n e a r p l a s t i c i t y (i s o t r o pi c )m o d e l 参数拟合 L S -D Y N A 中24号材料模型采用C o w p e r -S y m o n d s 本构方程对材料的应变率效应进行考虑,需要拟合的参数为C ㊁P ㊂通过已获得的实验数据拟合后得到C =5000,P =1.2,拟合后的本构方程为:σe f f (εp ,e f f ,ε㊃p ,e f f )=σs ,y (εp ,e f f )1+ε㊃p ,e f f æèçöø÷500011.éëêêùûúú2(2)式中:σe f f 为等效应力,εp ,e f f 为等效塑性应变值,ε㊃p ,e f f 为等效塑性应变率,σs ,y 为准静态应力㊂3.3 Z e r i l l i -A r m s t r o n g (r a t e /t e m pp l a s t i c i t y )m o d e l 参数拟合该材料模型选用的本构方程为修正后的Z e r i l l i -A r m s t r o n g 本构方程㊂文献[20-21]指出,当Z -A 模型适用于应变率在102~104范围时,在该应变率范围内材料的压力较小,剪切模量和体积模量变化较小,故此处选用将L S -D Y N A 本构模型方程修正为:σe f f =C 1+C 2e -C 3+C 4l n (ε㊃*())T +C 5εn p (3)该方程需要拟合的参数为C 1㊁C 2㊁C 3㊁C 4㊁C 5㊁n 共6项,拟合后的方程为:σe f f =3.46ˑ108+2.4ˑ107e 0.0028+0.0015l n (ε㊃*())T +1.90ˑ108ε0.289p(4)895爆炸与冲击第38卷式中:σe f f 为等效应力,ε㊃*=ε㊃/ε㊃0为量纲一应变率,ε㊃0为参考应变率,εp 为累积塑性应变㊂选取常温(293K )时拟合后3种本构模型部分应变率下真实应力应变曲线与实验曲线进行对比,3种模型误差均较小,如图5所示㊂由曲线对比可看出,J -C 本构模型在不同应变率下㊁不同应变时拟合误差均比较小;C -S 本构模型在材料应变率较小时吻合较好,随着应变和应变率的增大,误差逐渐增大;Z -A 本构模型拟合后精度随着应变率的增加而增加㊂图53种本构方程拟合结果F i g .5F i t t e d r e s u l t s o f t h r e e c o n s t i t u t i v e f u n c t i o n s 4 有限元分析及本构模型验证T a y l o r 杆实验是G.I .T a y l o r [22]于1948年建立的一种估算材料动态屈服应力的实验方法,广泛应用于军事工程等领域㊂在T a yl o r 杆实验中涉及较为宽泛的应变率范围,子弹存在镦粗㊁开裂㊁花瓣形式等5种不同的变形和失效模式[23],合适的材料本构和断裂准则可对子弹的最终形态形成较好的预测㊂20世纪80年代后,通过与数值模拟相结合,T a y l o r 杆实验主要用于材料动态本构关系及参数的验证[19,24-25]㊂图6T a y l o r 杆实验与数值模拟形态对比F i g .6A p p e a r a n c e s a s c o m pa r e db e t w e e n s i m u l a t i o n a n dT a y l o r t e s t r e s u l t s 共开展了6组T a y l o r 杆实验,试件材料与前文材性实验试件取自于同一根圆钢棒㊂实验发现在子弹撞击速度小于225m /s 时,子弹发生墩粗的变形模式;速度继续增加,子弹发生开裂㊂本构模型主要描述材料在失效前的应力应变行为,若实现对开裂的模拟需进一步探讨Q 235B 钢的断裂准则㊂在L S -D Y N A 中选用已拟合得到的3种本构模型进行T a y l o r 杆实验的数值模拟㊂通过对子弹最终形态的测量将实验数据与数值模拟进行对比,对这3种本构模型的有效性进行验证,部分形态对比如图6所示㊂在整个撞击过程中,子弹的应变率逐渐降低,而应变率的值对本构的影响最大㊂要分析本构模型的正确性必须对撞击过程中子弹的应变率进行分析㊂由文献[17],可对T a y l o r 杆撞击中子弹的瞬时应变率进行估计,本文分析中选取整个持时的1/4时刻㊁1/2时刻㊁3/4时刻求取应变率,然后取该3个时刻应变率平均值,子弹应变率随撞击速度的变化如图7所示,应变率计算公式为:ε㊃=l i m Δt ң0ΔεΔt =ΔL /L ΔL /V =V L(5) 由图7可以看出,在子弹撞击速度为122m /s 时,平均应变率已达到1000s -1以上,随撞击速度的增加子弹变形应变率增加较大,撞击速度达到290m /s 时,平均应变率在3500s -1左右;在这些数值模拟中,选用不同的材料模型应变率存在差别,在撞击速度较小的时候差别较大,随着撞击速度的增大,3995 第3期支旭东,等:Q 235B 钢动态本构及在L S -D Y N A 中的应用种材料模型的应变率水平逐渐接近㊂实验结束后,对试件的尺寸进行测量,主要测量子弹撞击结束后直径D F及长度L F,并与数值模拟结果进行了对比㊂图8为测量尺寸的说明,表1为数据结果对比㊂图7子弹应变率随速度变化曲线F i g.7S t r a i n-r a t e c u r v e s o f p r o j e c t i l e a t d i f f e r e n t i m p a c t v e l o c i t y图8试件尺寸说明F i g.8D i m e n s i o n s o f s p e c i m e n s表1T a y l o r杆数值模拟与实验对比T a b l e1P a r a m e t e r s a s c o m p a r e db e t w e e n s i m u l a t i o na n dT a y l o r t e s t r e s u l t s撞击速度v0/(m㊃s-1)T a y l o r杆实验L F/mm D F/mm变形模式数值模拟本构模型L F/mm D F/mm变形模式误差/%L F D FC-S48.215.9镦粗-0.85.3122.047.816.8镦粗J-C48.315.0镦粗-1.010.7Z-A48.814.9镦粗-2.011.3C-S47.415.8镦粗-1.24.8 153.546.816.6镦粗J-C47.515.7镦粗-1.55.4Z-A47.915.2镦粗-2.38.4C-S45.117.4镦粗-4.613.0 225.043.120.0镦粗J-C44.818.4开裂-3.98.0Z-A45.317.2镦粗-5.114.0C-S43.419.6开裂-2.112.1 242.542.722.3开裂J-C43.520.9开裂-1.96.3Z-A43.319.9开裂-1.410.8C-S40.323.1开裂-7.911.4 279.038.926.1开裂J-C40.024.1开裂-2.87.6Z-A40.423.6开裂-3.89.6C-S39.923.7开裂-3.611.5 290.038.526.8开裂J-C39.224.5开裂-1.88.6Z-A39.323.8开裂-2.111.1在子弹发生开裂失效之前,其力学性能主要通过材料本构方程进行描述,即子弹速度小于225m/s 时,子弹发生墩粗变形㊂由表1可以看出,3种材料模型均可模拟出子弹的变形模式,且对最终子弹长度的模拟误差均小于5%,但对变形后直径模拟的误差稍大㊂当速度达到242.5m/s时子弹开裂,断裂准则对子弹端部开裂形式影响较大,本文中未对断裂准则进行细致探讨㊂通过对试件长度和直径测量发现,3种材料模型对其开裂后外形尺寸也具有一定的预测作用,但误差稍大于开裂之前的模拟㊂分析表明:C-S本构模型在平均应变率小于1500s-1时对子弹变形形态模拟精度高于J-C本构模型和Z-A 本构模型;J-C本构模型适用应变率的范围较大,在应变率大于2000s-1时精度明高于C-S本构模型; Z-A本构模型在不同的应变率下,其精度均不能达到最佳,且其拟合过程中参数较多,不推荐在工程中使用㊂006爆炸与冲击第38卷5 结论(1)通过常温准静态拉伸实验㊁高温拉伸实验㊁S H T P 实验Q 235B 钢进行了动态力学性能研究,发现Q 235B 钢的流动应力对温度和应变率的变化非常敏感,具有明显的高温软化和应变率强化效应㊂(2)对有限元软件L S -D Y N A 中常用的3种材料模型C o w p e r -S y m o n d s 本构模型㊁J o h n s o n -C o o k 本构模型㊁Z e r i l l i -A r m s t r o n g 本构模型进行了拟合得到了本构方程参数㊂(3)通过T a y l o r 杆实验对3种本构模型进行了验证分析,发现C o w p e r -S y m o n d s 本构模型在应变率小于1500s -1时可较好地适用于数值模拟,且参数较少,推荐在工程领域低速碰撞中使用;J o h n s o n -C o o k 本构模型适用应变率的范围较大,在应变率大于2000s -1时其精度大于C o w p e r -S y m o n d s 本构模型;Z e r i l l i -A r m s t r o n g 本构模型物理概念较为明确,但其模拟精度在不同应变率下均不是最佳,且参数较多,不推荐在工程低速碰撞领域中使用㊂参考文献:[1] 杨桂通.弹塑性力学引论[M ].北京:清华大学出版社,2013.[2] J OHN S O N G R ,C O O K W H.Ac o n s t i t u t i v em o d e l a n dd a t a f o rm e t a l ss u b j e c t e dt o l a r g es t r a i n s ,h i g hs t r a i n -r a t e s a n dh i g h t e m p e r a t u r e s [C ]ʊP r o c e e d i n g so f t h es e v e n t hi n t e r n a t i o n a lS y m p o s i u m o nB a l l i s t i c .T h e H a gu e ,1983:541-547.[3] C 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h a v i o ra n dC o n t r o l,M i n i s t r y o f E d u c a t i o n,H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y,H a r b i n150090,H e i l o n g j i a n g,C h i n a;2.S c h o o l o f C i v i lE n g i n e e r i n g,H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y,H a r b i n150090,H e i l o n g j i a n g,C h i n a;3.C o l l e g e o f C i v i lE n g i n e e r i n g a n dA r c h i t e c t u r e,H a r b i nU n i v e r s i t y o fS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,H a r b i n150080,H e i l o n g j i a n g,C h i n a)A b s t r a c t:I n t h i sw o r kw e c o n d u c t e da q u a s i-s t a t i c t e n s i l e t e s t,ah i g ht e m p e r a t u r e t e n s i l e t e s t a n da d y n a m i c t e n s i l e t e s t o nQ235Bs t e e l,t h em o s tw i d e l y u s e d i n s t e e l s t r u c t u r e s i nC h i n a,u s i n g am u l t i-f u n c t i o n a lm a t e r i a l t e s t i n g m a c h i n e a n d a s p l i tH o p k i n s o n t e n s i o nb a r(S H T B)a n d,b a s e d o n t h e t e s t d a t a o b t a i n e d,f i t t e dt h r e ef r e q u e n t l y u s e d m a t e r i a lm o d e l s,i.e.t h eC o w p e r-S y m o n d s m o d e l,t h e J o h n s o n-C o o k m o d e l a n d t h eZ e r i l l i-A r m s t r o n g m o d e l,i nL S-D Y N A.W e t h e nv e r i f i e d t h e i r v a l i d i t y b y c o n d u c t i n g T a y l o r i m p a c t t e s t s.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a tQ235Bs t e e lw a s t e m p e r a t u r e a n d s t r a i n-r a t es e n s i t i v e,t h a t t h eC o w p e r-S y m o n d s m o d e lw a sa p p l i c a b l e i nl o w v e l o c i t y i m p a c ts i m u l a t i o n s, t h a t t h e J o h n s o n-C o o km o d e lw a s s u i t a b l e f o r s i m u l a t i o n sw i t h aw i d e r r a n g e o f s t r a i n-r a t e s,a n d t h a t t h eZ e r i l l i-A r m s t r o n g m o d e lw a s n o t r e c o mm e n d a b l e f o r l o wv e l o c i t y i m p a c t s i m u l a t i o n.K e y w o r d s:d y n a m i c c o n s t i t u t i v em o d e l;Q235Bs t e e l;s t r a i n-r a t e e f f e c t;T a y l o r b a r(责任编辑曾月蓉)。

ANSYSLS—DYNA和DYNAFORM软件对板料的弯曲回弹比较分析

ANSYS/LS—DYNA和DYNAFORM软件对板料的弯曲回弹比较分析作者：尹明辛李霞来源：《硅谷》2013年第04期摘要在工业化水平日新月异的今天，对零件成形精度的要求越来越高，随着高强度金属板与合金板在许多行业领域里的广泛使用，使得由这些材料进行冲压成形的零件相对于传统的普通低碳钢板材零件，生产过程中的回弹问题比较突出，本文对市场上常用的弯曲回弹分析软件进行比较，分析优缺点，以期对相关工作者有所帮助。

关键词回弹；有限元；对比中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-055-2金属弯曲成形加工，通常都是采用冲压成形的方法。

在冲压过程的最后阶段，由于材料自身弹性特性的存在，使得板料内部形成残余应力。

在模具未离开工件以前，残余应力被来自模具的载荷所制约，无法得到释放。

一旦模具离开，载荷消失，残余应力发挥作用，则使工件的成型尺寸发生了与模具释放前不同的变化。

这个偏差量就是回弹量。

利用有限元仿真技术进行产品冲压成形后的回弹等变形的模拟分析，并在此基础上建立加工工艺参数与成形后回弹量之间的关系，利用优化方法进行回弹控制，为实际生产的模具设计和工艺制定提供参考，对于降低产品制造成本、缩短研发周期、保障零件的装配精度和提高产品的市场竞争力都有着重要意义。

在对板料冲压成形产生回弹现象的研究领域，如DYNAFORM、ANSYS/LS-DYNA等有限元模拟软件都可以对板料冲压成形过程进行很好的模拟仿真，并做出回弹分析。

1 有限元数值模拟方法概述20世纪60年代，Clough首次提出有限元的概念。

在有限元数值模拟计算中，对于类似板料弯曲成形这种非线性的求解问题，常用的算法有静力隐式算法和动力显示算法两种。

一般情况下，求解二维问题时多采用前者，而对于三维问题的求解则通常采用后者。

静力隐式与动力显式两种方法各有利弊，所以在目前的冲压成型研究中常常采用动静结合的方法进行计算，就是在板料冲压成形过程中采用动力显式算法，而在模拟回弹过程则采取静力隐式算法，这样做不但可以提高计算效率，节约了大量的计算时间，同时计算结果的精度也同时得到保证。

基于LS-DYNA压力矫直钢管反弯挠度的计算

直模拟，计算得到反弯挠度值，并与实测方法得到的反弯挠度进行比较，二者基本一致。
关键词：压下行程；反弯挠度；弹性极限；断面高度中图分类号：Ｔ１３２Ｇ７．文献标识码：Ａ文章编号：１００１—１６２１）６— ０２— ３９Ｘ（００００６０
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６・２
重型机械
２１０６０ＯＮ．
基于Ｌ —ＹＡ压力矫直钢管反弯挠度的计算ＳＤＮ
王志飞，田雅琴，黄庆学，王晓璐
（原科技大学，山西太太原００２）３０４
摘
要：依据弹塑性原理，利用有限元分析软件ＡＳＳＬ — ＹＡ对多种型号的钢管进行压力矫ＮＹ／ＳＤＮ
ＷＡＧＺｉｅ，ＴＡａｑｎＮｈ— ｉＩＮＹ —ｉ，ＨＡＧＱｎ－ｅｆＵＮｉｇｘ，ＷＡＧＸａ— ｕＮｉｌｏｕ
（ａｕｎＵｉｒｔｏＳｉｃｎｅｈｏｇ，Ｔｉａ３０４ｈｎ）ＴｉａｎｖｓｙｆｃｎｅａｄＴｃｎｌｙａｙｎ００２，Ｃｉａｙｅｉｅｏｕ
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ａ）］－口 … … Ｃ＋Ｃ川０
式中，ｃ为原始曲率比，Ｃ＝。Ａ，Ａ。。Ａ／。为弧心角，Ａ＝ｌ。弹性极限曲率角，Ａ＝２。ｉ，Ａ为ｐｓ／
的的一种方法，常用于对钢管端部、大直径钢管、低塑高强度钢管等矫直。随着生产发展的需要，国内钢铁企业对全自动液压矫直机的需求越来越大。所以，应积极开发创新技术附加值高的全自

顶管施工中钢顶管的屈曲变形研究

Байду номын сангаас
约束和管道变形的情况下，采用均匀围压法对管道土压力进行模拟。模型材料属性参数见表1。
表1模型材料属性参数
材料弹性模量/GPa 泊松比密度/(kg/m3) 屈服强度/MPa
Q235
210
0.3
7 850
235
构建管长150 m、管半径1 m、壁厚0.022 m的钢管模型，见图2。设置分析步，定义类型为liner perturba tion, buckle ,—端U| = 〃2=0，并施加壳边缘荷载，另一端（/.=0=5=0,得到钢管的前屈曲轴压位移模态图，见图3。将初始缺陷引入Riks分析中，得到刚管的后屈曲轴压位移图，见图4。
图2顶管数值计算模型
图3前屈曲轴压位移模态图
104 彳苯仪* 2020No.l(Jan.) Vol.38
轨道交通与地下工程：!
Track Traffic & Underground Engineering
施加的初始缺陷阶数对最终结果有很大影响。使用Abaqus有限元软件，利用其非线性分析功能
分析钢管材料轴向压缩下的特征值。通过考虑材料的非线性、几何非线性和引入初始弯曲，得到弯曲不稳定构件的极限荷载，并从弯曲不稳定的临界荷载中得到构件的荷载变形曲线。 2钢管的受力简化
单轴压作用下钢管呈现整体屈曲失稳，单围压作用下钢管呈现局部屈曲特征；钢管的极限屈曲轴压荷载随着钢管壁厚和
半径的增加而增大，随着管长的增加而减小；钢管的极限屈曲围压荷载随着钢管壁厚及管长的增加而增大，随着半径的
增加而减小。
关键词：钢顶管；受力特性；有限元分析
中图分类号：u 175.5
文献标志码：B
文章编号:1009-7767（2020）01-0104-04

管道的屈曲分析讲解

? 考虑到实际管子存在残余的椭圆度，而且管子在压溃前还可能已产生显著的塑性变形。那么，管道的失稳的临界外压应是材料屈服极限的函数。
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K0，107N/m3
0.05~0.1 0.1~0.5 0.1~0.5 0.1~0.5 0.5~5.0 0.5~5.0 0.5~5.0
土壤密度越大，埋深越大， K0越大，临界载荷也越大。
(2)假设管道失稳时为上拱弯曲形状
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K0D Pcr ? 2 K0 DEI
两种失稳波形的失稳波长相差一倍，而失稳的临界轴向压力相同。
? 三种形式的止屈器。
第一章地下管道
?埋地管道所受载荷（永久、可变、偶然）。 ?掌握管道的环向应力计算方法（薄壁、厚壁） ?掌握输油、输气管道壁厚设计公式（设计系数取值） ?掌握屈服强度概念，了解几种强度级别管道的规定最低屈服极限。 ?管道产生轴向应力或变形的原因，掌握埋地直管段中的轴向应力计算 ?掌握埋地管道中的固定支墩的作用，理解应从哪几个方面进行固定支墩的设计计算（受力平衡、抗倾覆、地耐压） ?理解管道中弯曲应力计算，其大小与弯曲半径的关系 ?了解三通的几种加工方式，理解等面积补强法 ?会分析管道中某一点的应力状态（何种原因产生何种应力分量），掌握进行管道中组合应力校核的方法（第三、第四强度理论，例题）

基于ABAQUS的钢管轴心受压非线性屈曲分析

一.问题描述在钢结构中，受压杆件一般在其达到极限承载力前就会丧失稳定性，所以失稳是钢结构最为突出的问题。

压杆整体失稳形式可以是弯曲、扭转和弯扭。

钢构件在轴心压力作用下，弯曲失稳是常见的失稳形式。

而影响轴心受压构件整体稳定性的主要因素为纵向残余应力、初始弯曲、荷载初偏心及端部约束条件等。

实际的轴心受压构件往往会存在上述的一种或多种缺陷，导致构件的稳定承载力降低。

本文主要针对任意轴对称的圆形钢管截面，利用ABAQUS有限元非线性分析软件，对其在轴心受压情况下进行特征值屈曲分析和静态及动态的非线性屈曲分析（考虑材料弹塑性和初始缺陷的影响）。

通过考虑材料非线性、几何非线性并引入初弯曲，得出构件发生弯曲失稳的极限荷载,并且由弯曲失稳的临界荷载得出的构件荷载位移曲线。

同时再进行非线性分析时，需要施加初始扰动，以帮助非线性分析时失稳，可以通过特征值屈曲分析得到的初始弯曲模态来定义初始缺陷；最后由可以将特征值屈曲分析得到的临界荷载作为非线性屈曲分析时所施加荷载的参考。

二.结构模型用ABAQUS中的壳单元建立轴心受压模型，采用SI国际单位制（m）。

1.构件的材料特性： E=2.0×1011N m2,μ=0.3, f y=2.35×108N m2，ρ=7800kg m3，钢管半径：60mm，厚度：3mm，长度：2.5m。

2.钢管的截面尺寸及钢管受到的约束和荷载施加的模型图如图2-1及图2-2所示。

图2-1 图2-2三.建模步骤（Buckle分析）（1）创建部件在创建part模块中命名构件的名字为gang guan，创建的模型为三维可变形壳体单元，如图3-1所示。

截面参数见图2-1，构件长度2.5m。

图3-1（2）创建材料特性及截面属性并将其赋予单元。

材料定义为弹塑性，弹性模量E=2.0×1011N m2，泊松比0.3，屈服强度2.35×108N m2，ρ=7800kg m3，材料定义如下图3-2所示。

21-6-9高强不锈钢管数控弯曲回弹的理论计算及有限元分析

21-6-9高强不锈钢管数控弯曲回弹的理论计算及有限元分析方军1,2 鲁世强2 王克鲁2 许小妹2 徐建美2 姚正军1【摘要】摘要：为了研究几何参数和材料参数对回弹的影响，基于弹塑性理论推导了最终弯曲半径和回弹角度的近似计算公式，结合有限元模拟，分析几何参数和材料参数对21-6-9高强不锈钢管材数控弯曲回弹规律的影响，并对理论解析、有限元模拟和试验结果进行对比。

结果表明：最终弯曲半径随着弯曲半径、强度系数的增大或弹性模量、硬化指数的减小而增大，且与弯曲角度无关；回弹角度随着弯曲角度、相对弯曲半径、强度系数的增大或弹性模量、硬化指数的减小而增大；有限元模拟结果和试验结果吻合良好，能够较精确地预测回弹；理论解析与试验结果对比误差较大，但能够反映回弹角的变化趋势。

【期刊名称】中国机械工程【年(卷),期】2015(000)003【总页数】6【关键词】21-6-9高强不锈钢管；数控弯曲；回弹；理论解析；有限元分析0 引言21-6-9(0Cr21Ni6Mn9N)不锈钢管件具有高的强度、优良的抗腐蚀性能、良好的高温抗氧化性能，以及易达到产品轻量化等方面的要求，目前越来越多地应用于大型军用运输机和先进飞行器的液压管路系统、燃料或环境控制系统。

管材数控弯曲成形技术能够满足管材弯曲成形过程高精度、高效率和低能耗的要求，从而实现管材塑性弯曲加工过程的高技术化，在航空航天等高科技领域中占有重要地位[1-4]，是实现高强不锈钢管等难变形材料精确弯曲成形的必然选择。

然而，由于21-6-9不锈钢管具有高的屈服强度和弹性模量比，使得卸载回弹现象异常明显，严重影响其弯曲成形精度。

管材数控弯曲成形是多模具约束和多因素耦合作用下的复杂非线性物理过程，成形因素难以控制。

因此，研究21-6-9高强不锈钢管数控弯曲回弹规律，提高回弹的预测精度，从而实现回弹的有效控制及精确弯曲成形具有重要的工程意义和实用价值。

目前，国内外学者采用理论解析、试验研究和有限元数值模拟对管材弯曲回弹进行了大量的研究。

基于ANSYS_LS_DYNA的实体膨胀管膨胀力分析

收稿日期:2008211207基金项目:国家自然科学基金项目(50674077);国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2006AA09Z312)资助作者简介:秦国明(19842),男,广西梧州人,硕士研究生,从事复杂结构的数值计算方法研究,E 2mail :qgmqgm2000@sina.com 。

文章编号:100123482(2009)0820009204基于ANSYS /L S 2DY NA 的实体膨胀管膨胀力分析秦国明1,何东升1,张丽萍2,荆江录2(1.西南石油大学建筑工程学院,成都610500;2.新疆石油管理局井下作业公司,新疆克拉玛依834000)摘要:应用非线性有限元分析技术,利用ANS YS 软件的L S 2D YNA 模块动态模拟了膨胀套管的全过程,得到了膨胀力随时间变化的曲线,并分析了在不同的工艺参数(膨胀锥角、摩擦因数、膨胀速度)下的膨胀力变化情况,得出了膨胀参数与膨胀力的关系,为膨胀工具的设计及膨胀方案的优化提供了依据。

关键词:膨胀管;有限元;ANS YS/L S 2D YNA ;膨胀力中图分类号:TE931.202 文献标识码:AAnalysis on Deformation Force of Solid Expandable Tubular B ased on ANSYS/LS 2DY NAQ IN Guo 2ming 1,H E Dong 2sheng 1,ZHAN G Li 2ping 2,J IN G Jiang 2lu 2(1.College of A rchitectural Engineering ,S outhwest Pet roleum Universit y ,Cheng du 610500,China;2.Dow nhole Service Com pany ,X inj iang Pet roleum A dminist ration B ureau ,Karamay 834000,China )Abstract :2D axial symmetry non 2linear FEA technique was used to simulate t he whole process of expandable t ubular dynamically based on ANS YS/L S 2D YNA module of ANS YS.The relations of deformation force and processing parameters were achieved.Thus Foundation was laid for opti 2mal design of expandable tool and technological design of expandable t ubular.K ey w ords :expandable t ubular ;FEA ;ANS YS/L S 2D YNA ;deformation force 实体膨胀管技术是将待膨胀的套管下到井内,以机械或液压为动力,采用类似拉拔金属加工工艺,使套管发生径向膨胀的一种技术。

基于ANSYS软件的压力容器屈曲分析

关于分析类型 3 之所以可以采用 ASMEⅧ-2[7-9]5.2.4 节的弹-塑性应力分析来完成，原因是薄壁结构的非线性屈曲分析实际上是几何非线性理论在工程应用中的衍生。非线性稳定性问题和几何非线性问题的求解方程是完全一样的。因此，从非线性角度来看，结构刚强、度和稳定性是紧密联系在一起的。当前，有限元软件和计算机迅猛发展，以非线性理论为基础的有限元法已成为求解板壳结构屈曲、后屈曲及破坏的最精确最有效的途径之一。 2.3.2 欧盟直接法中的稳定性校核方法欧盟新一代压力容器规范 EN13445[12,13] 在其附录 B 直接法中也给出屈曲设计（EN13445[12,13]中称为稳定性校核）方法。与 ASMEⅧ-2[7-9]中分析类型 3 所述方法接近，如都考虑几何非线性的影响。该法基于下列假设：非线性运动关系和大变形理论；弹性理想塑性本构关系 Von Mises 屈服条件和与之相关的流动准则无初始应力状态给定初始几何缺陷
2.3
基于数值计算的设计方法
上述两种方法都属于规则设计（Design by rules）范畴，都有一定的适用范围，如 2.1 节所述方法要求直径厚度比 D0 / t 1000 ，2.2 节所述方法直径厚度比扩大至
D0 / t 2000 。对那些结构超出规则设计适用范围，承受局部压缩载荷的情况可采用基于
得到精确的结果。方法之一是屈曲载荷系数归一化，即不断调整变载荷，直到屈曲载荷系数等 1.0 或接近 1.0，此时的变载荷就是结构的屈曲载荷。
3.2
避免屈曲模式丢失
进行数值分析时，应计及所有可能的失稳模式。要注意保证模型的简化不会造成屈曲模式的丢失。尽量不要使用对称建模，以免遗漏非对称屈曲模式。例如，对经环向加强的圆筒，在确定其最小屈曲载荷时，应考虑轴对称和非轴对称屈曲模式。

ANSYSLS-DYNA数值模拟霍普金森压杆试验

ANSYS/LS—DYNA数值模拟霍普金森压杆试验1 功能概述大多数材料在强度等力学性质方面都表现出某种程度的加载率或应变率敏感性,高幅值短持续时间脉冲和荷载所引起材料力学性质的应变率效应，对于抗动载的结构设计和分析是非常重要的。

这些动载来至常规武器侵彻与爆炸、偶然爆炸和高速撞击等许多军事和民用事件,对于这些事件的理论分析和数值模拟必须知道材料的高应变率强度、断裂特性和应力—应变关系等本构性质.要研究材料在脉冲动载作用下的力学性质的实验设备和实验必须模拟类似现场的应变率条件，分离式霍普金森杆被公认为是最常用最有效的研究脉冲动载作用下材料力学性质的实验设备.数值模拟是一种依靠电子计算机对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题进行研究的技术。

它利用材料的本构函数，结合有限元或有限容积的概念，采用数值计算和图像显示的方法,因此具有如下优势:（1）检验理论结果是否正确；（2）弥补实验与观测得不足;（3）利用模拟结果，了解非线性过程中的因果关系与主要物理机制；（4）预测在不同初始条件与边界条件下非线性过程的发展情形;（5）数值模拟成本低,可以带来巨大社会经济效益。

由于很多材料的本构性质已经知道，因此在设计产品时，可以利用材料的本构性质通过仿真来模拟复杂的系统。

ANSYS/LS—DYNA数值模拟霍普金森压杆试验，就是通过ANSYS/LS-DYNA软件来模拟霍普金森压杆实验，通过设置弹丸不同速度，对试件进行研究.霍普金森压杆实验分为自由式和分离式两种，本仿真采用分离式的办法.2 原理简介2。

1 霍普金森压杆实验简介霍普金森杆实验装置的基本原型最早是由Hopkinson提出的,它可用于测量冲击载荷的脉冲波形。

1949年Kolsky将压杆分成两段,试件置于输入杆和输出杆中间，通过加速的质量块、短杆撞击或炸药爆轰产生加速脉冲,利用这一装置可测量材料在冲击载荷作用下的应力—应变关系。

Kolsky的工作是一项革命性改进，现代的分离式霍普金森杆都是在其基础上发展而来，所以分离式霍普金森杆也称之为Kolsky杆。

基于ANSYS_LS_DYNA的移动式压力容器动态碰撞仿真分析_郝亮

1
建立 Solidworks 三维模型
Solidworks 作为一款三维实体建模软件，具有功能强大、易学易用等特点，可以胜任复杂模型的建立，
相比在 ANSYS Workbench 中更加具有灵活性和可操作性。通过 Solidworks 对移动式压力容器运输车进行
收稿日期： 2013 03 18 作者简介：郝亮男 1989 年出生硕士研究生 11172182 、 11227201 、 11202141 、 11202142 ）；铁道部重点项目（ 2011J013A）；基金项目：国家自然科学基金项目（ 10932006 、河北省教育厅项目（ Z2011228 ）
第4 期
DYNA 的移动式压力容器动态碰撞仿真分析郝亮等：基于 ANSYS / LS-
53
图1
碰撞仿真流程图
实体建模，先建立零件模型，最后进行装配，得到整体模型如图 2 所示。
2
2． 1 简
有限元模型的建立
模型简化由于移动式压力容器运输车的模型非常复杂，为加快其有限元分析的速度，需要按以下原则进行化：（ 1 ）总体简化。分析主要集中在压力容器以及与之关联的螺栓和车架，不考虑车头以及轮胎的受力
第 26 卷
第4 期
石家庄铁道大学学报（自然科学版）
Vol． 26
No． 4
2013 年 12 月
JOUＲNAL OF SHIJIAZHUANG TIEDAO UNIVEＲSITY （ NATUＲAL SCIENCE）
Dec． 2013

u 为轮胎与路面间的滑动摩擦系数，式中，取值 0 ． 7 ； M c 为运输车在后轴上分布的质量总和； g 为重力加速

不锈钢管件滚弯成形工艺的有限元模拟

不锈钢管件滚弯成形工艺的有限元模拟
王彦民
【期刊名称】《河南科学》
【年(卷),期】2009(27)2
【摘要】应用ANSYS有限元分析软件中的LS-DYNA求解器,对薄壁不锈钢管件弯曲成形过程进行了弹塑性教值模拟.通过对管件弯曲角度的试验结果与模拟值的对比分析,证明了建立管件有限元模型的正确性.在此基础上对管件滚弯过程的模拟结果进行了应力应变分析,揭示了其成形时的塑性变形流动规律及其对管件质量的影响.研究结果表明:薄壁不锈钢管件弯曲冷成形的主要失效形式是内侧部分的起皱和外侧部分的失稳;管件弯曲内侧等效应变和壁厚变化呈跳跃式条状分布,是管壁起皱变形的前兆,管件弯曲外侧的壁厚减少导致其弯曲刚度降低,是管壁失稳变形的原因;最大等效应变和等效应力的部位出现在管件弯曲区域的、与滚动轮和旋轮接触部位,其弯曲成形后,部位的应力值逐渐减小,且沿两端方向应力逐渐减少.
【总页数】4页(P197-200)
【作者】王彦民
【作者单位】漯河职业技术学院,河南漯河462002
【正文语种】中文
【中图分类】TG386.3+1
【相关文献】
1.不锈钢卡压式管件的成形工艺 [J], 周遐余;赵立军
2.不锈钢卡压式管件的成形工艺 [J], 周遐余;赵立军
3.不锈钢薄壁三通管件冷挤压成形工艺 [J], 周遐余
4.钣金件滚弯工艺成形及其缺陷检测 [J], 王晓臣
5.薄壁不锈钢管件滚弯成形工艺有限元分析 [J], 吴振亭;李顺江
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