Главная / Галерея / LS-Dyna / Моделирование процесса соударения металлического ударника с тканевым пакетом на упруговязкопластическом основании

Моделирование процесса соударения металлического ударника с тканевым пакетом на упруговязкопластическом основании

( 2 Голосов )

CAE-Services 01.11.2009

В работе показаны возможности расчета напряженно-деформированного состояния тканевого пакета на упруговязкопластическом основании, моделирования кинетики разрушения пакета, распространения волнового фронта и образования каверны в основании с использования программы LS-DYNA.

В работе рассматривается система тел, включающая тканевый пакет, лежащий на упруговязкопластическом основании, металлический ударник и воздушную область, которая примыкает к лицевой части основания. Между тканевым пакетом и основанием имеется зазор. Геометрическая модель рассматриваемого процесса представлена на рис. 1.

Рис. 1. Геометрические модели процесса:
а - общий вид; б - тканевый пакет и ударник

Тканевый пакет включает 22 слоя ткани, каждый из которых имеет размеры 100x100 мм. Каждый слой имеет плотянное переплетение с плотностью переплетения нити основы и утка, равной 20. Нить, из которой выполнена ткань, имеет следующие механические свойства: плотность p = 1440 кг/м3, предел прочности при растяжении 2920 МПа, относительное удлинение 3.9%, модуль упругости E = 73 ГПа. Удельная плотность нити равна 44 текс. Коэффициент трения между слоями принят равным 0.1.

Ударник имеет форму шара диаметром 6 мм. Считалось, что он изготовлен из углеродистой стали.

Основание имело геометрические размеры, равные 100x100x40 мм. Зазор между тканевым пакетом и основанием был равен 4 мм.

Слои тканевого пакета закреплены по периметру. Основание находится в свободном состоянии. Его напря-женно-деформированное состояние определяется контактным взаимодействием с тканевым пакетом и с шариком, в случае пробития пакета. Считалось, что шарик имеет начальную скорость 550 м/с. Движение шарика происходит под углом 90 градусов к плоскости пакета.

Геометрическая и конечно-элементная модели рассматриваемого процесса разработаны в препроцессоре ANSYS. Конечно-элементная модель процесса показана на рис. 2, она включает 924908 узлов, 880000 оболочечных и 32048 гексаэдрических элементов.

Рис. 2. Конечно-элементная модель процесса:
а - общий вид; б - тканевый пакет и ударник

Результаты моделирования представлены на рис. 3...5.

На рис. 3 показана деформация и разрушение тканевого пакета.
Реалистичность результатов моделирования обеспечивается использованием для описания поведения каждого слоя ткани модели слоистого композиционного материала, состоящего из листа и слоя ткани.

Используемая модель описывает псевдопластическое поведение материала и имеет три встроенных критерия разрушения.

На рис. 4 показано образование каверны в упруговязкопластическом слое.

Изоповерхностями показана граница раздела материала основания и воздуха.

Скорость расширения образовавшейся каверны соответствует скорости движения шарика после пробития им тканевого пакета.

На рис. 5 показаны графики зависимости скорости и перемещения ударника от времени.

Обращает на себя внимание то, что торможение ударника продолжается после пробития им тканевого пакета.
Планирование и проведение вычислительного эксперимента позволяет определить предельную скорость пробития тканевого пакета.