用Abaqus模拟子弹侵彻问题

2017-03-31 by:CAE仿真在线来源:互联网

侵彻是在军工上非常普遍出现,又很重要的现象。在侵彻的过程中,通常侵彻目标和侵彻物均会发生材料失效,同时随着界面处材料的失效其接触面在不断的改变,下面将通过一颗子弹高速冲击钢板的例子,来展示如何在Abaqus中对这类问题进行建模和分析,以及材料模型在这类问题中的选择和Abaqus如何来处理不断改变的接触面等这类复杂的问题。

1. 问题描述

(1)模型介绍

一颗子弹以2000m/s的速度冲击钢板并发生侵彻,子弹尺寸如图1所示,钢板长5m,宽3m,厚0.4m,子弹轴线与钢板上表面法线夹角20゜。

用Abaqus模拟子弹侵彻问题abaqus有限元培训资料图片1

图1 子弹与钢板模型

(2)材料属性

在模拟侵彻问题时,由于分析过程中涉及到较高的应变率,因此需要将材料模型应以为应变率相关材料;此外,为了模拟侵彻过程中材料的破坏,采用延性及剪切破坏的应变来定义材料的损伤。具体材料参数如下:

密度:7800Kg/m3
弹性模量:2.1E11
泊松比:0.3

表1塑性参数

屈服应力	塑性应变	应变率	屈服应力	塑性应变	应变率	屈服应力	塑性应变	应变率	屈服应力	塑性应变	应变率
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 延性损伤参数

表3 剪切损伤参数(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