基于LS-DYNA的单孔爆破模拟_ACT_LS-DYNA_UM_裂纹_理论_爆炸

基于LS-DYNA的单孔爆破模拟

本案例利用LS-DYNA软件进行简单的单孔爆破模型，因模型较为简单，建模、划分网格以及关键字定义均在LS-PREPOST中完成。其中炮孔为圆形，直径42mm，为保证能够观察到岩石完整的破坏过程，将岩石尺寸定义为3m×3m。计算采用流固耦合算法，空气和炸药采用ALE算法，岩石采用拉格朗日算法，通过*
CONSTRAINT_LAGRANGE_IN_SOLID关键字将炸药和岩石结构进行耦合。炸药不直接建模，通过关键字进行填充，所采用的关键字为*INITIAL_VOLUME_FRACTION_GEOMETRY。为炸药提供流动空间的空气域网格尺寸定义为5mm。为了模拟无限大空气和无限大岩石，在四周通过*BOUNDARY_NON_REFLECTING关键字设置透射边界，防止应力波到达边界后发生反射。其中岩石材料使用*MAT_RHT，设置neiph为4，用于查看岩石的损伤值。

岩石的压力云图变化如下，可以看到爆轰波呈圆形往四周传播，应力波在到达岩石边界时，未发生发射现象，与理论相符合。

岩石的损伤过程如下图，岩石结构在爆轰波的冲击作用下，在炮孔附近区域发生损伤，靠近炮孔周围损伤最为严重；裂纹呈不规则形状向四周扩展。

通过*DATABASE_TRACER关键字在炮孔周围距离爆炸中心1cm处设置了固定监测点，用于监测整个计算过程中监测点处压力随时间的变化情况，该位置处的压力时程曲线见下图：

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来源：320科技工作室

粘塑性自洽模型(VPSC)在复合工艺中的应用

关键词：晶体塑性 VPSC织构模拟复合工艺本期将继续介绍粘塑性自洽模型(VPSC)在金属变形过程的应用。VPSC适用于各种金属材料(如铝合金、钢材、镁合金)，各种加载方式(如单向拉伸、单向压缩、剪切、平面应变、双向拉伸等)下的宏观力学性能和微观结构演化模拟，也可以针对多相金属(如双相钢等)。在结合有限元软件后，可扩展VPSC模型的模拟范围，如扭转、等通道挤压及压剪工艺等。本期将VPSC与宏观有限元结合，以BCC材料作为研究材料，利用有限元获取了复合工艺下的边界条件，分别研究了单向压缩工艺和复合工艺下的织构演化，对比了不同工艺下产生的织构区别。图1为建立的有限元模型及VPSC计算过程，有限元采用abaqus软件构建，施加以压缩及复合工艺的边界条件后进行模拟。(a) 有限元计算 (b) VPSC计算图1 模拟过程图2为初始材料的取向，可以看到取向呈现明显的随机分布。当在压缩条件下时，材料中逐渐出现取向聚集，在应变为0.5时出现明显的<100>//X和<111>//X的丝织构，如图3所示。在复合工艺下，合金中的织构较为复杂，呈现弱的丝织构和明显的剪切织构，且随应变的增加，剪切织构越为显著，压缩织构明显减弱，如图4所示。图1 初始材料的织构(a) 应变为0.3 (b) 应变为0.5图3 压缩工艺下的织构(a) 应变为0.3 (b) 应变为0.5图4 压缩+剪切工艺下的织构从图5中可以看到，不同工艺下的相对滑移激活完全不同，在单相压缩工艺下，(101)[1-1-1]处于有利激活位置，而复合工艺下的(101)[11-1]处于最大概率的相对激活位置。并且在复合工艺下，滑移系相对激活的概率呈现波动状态，这与复杂的变形边界条件有关。(a) 压缩 (b) 压缩+剪切图5 不同工艺下的相对滑移激活写在最后：VPSC适用于各种金属材料，各种加载方式下的模拟。借助于有限元软件，VPSC模型可应用于更为复杂的工艺下，并且获得准确的宏观力学性能及织构演化过程。有相关需求，欢迎联系我们。来源：320科技工作室