基于ALE爆炸圆柱壳的自然破片破碎效果探讨及请教

星颖小筑

本人最近在做爆炸载荷下的材料失效，圆柱壳为非金属材料，因此我用的是mat_plastic_kinematic塑性随动模型，其结果如图1所示。

这个破碎效果与收集破片后的形状很相似，但是数据结果中超压峰值、破片速度比试验结果小了3-4倍左右。因此我重新查阅了含铝炸药的相关文献参数。将JWL方程中的中压比例系数调高了一些。数据结果与试验比对符合较好，但是失效效果却不太理想，自然破片过于规则。如图2所示。

根据损伤力学原理，薄壁圆柱壳自然破片之所以会呈现不规则的破碎，从细观上主要是由于材料（注塑成型及冷凝后的）晶体排列的不规则以及微孔洞造成的，以至于在此材料力学性能上呈现出了无规律的弱化点，因此从宏观上就出现了破片的不规则形状以及随机的破片分布现象，查阅过部分用autodyn仿真的文献，其中可以选择如mott分布的破碎效果。但是对于ls-dyna却没有这个选项。因此想请教一下各位力学学霸及大神，ls-dyna中如何在自然破片破碎中体现出这种随机性呢？为何裂纹走向均是平行于对称轴线的直线，这与实际不符合呀？

我所用的随动塑性模型看了手册，只有一个等向强化和随动强化的参数设置介绍，如图3所示，对于材料失效裂纹却很少提到。

而失效erosion关键字也仅仅是失效准则的选择及使用介绍而已，如果想要真正模拟出自然破片无规律那种破碎效果请问该如何解决呢？如果涉及到材料二次开发，请问该如何着手，我用的建模仿真是hypermesh-prepost-ls-dyna 971（ANSYS APDL建模太不方便，放弃了），并且学习阶段用的是D版本（你懂的），因此不知道该怎么解决，之前看到有人提到用正版ansys/ls-dyna可以导出k对材料本构进行二次开发，但网上这类方法介绍不够细，如果我用hypermesh-prepost-ls-dyna 971这套流程，请问能够解决吗？

另外，由于超压及破片速度能和试验对上，我认为炸药数据应该问题不大了，如果不进行二次开发，仅适当调整材料的失效参数（壳体材料断裂伸长率已有一个范围取值），假如能够模拟出不规则破片的感觉的话，这个结果不知道又有没有可信度呢？

星颖小筑

是不是这个问题做的人太少了。。。。感觉要沉下去了

babymice

用DYNA做爆炸，尤其是壳体的破碎，不管是金属的还是非金属的，其失效方程参数都不太好控制，最主要的是后期的后处理，需要二次开发才能统计破片的相关信息。用AUTODYN，对于简单模型的效果能好一点，里面的失效参数可以直接填，相对来说好用一点。你上面模型的断裂没发现径向断裂的比较少吗，就是会 出现大长条的那种，我明天给你发一个我做的壳体破碎的

星颖小筑

babymice 发表于 2018-9-3 21:27
用DYNA做爆炸，尤其是壳体的破碎，不管是金属的还是非金属的，其失效方程参数都不太好控制，最主要的是后期 ...

我就是发现这种大长条不太靠谱的，实际断裂应该先有成核裂纹扩展，但要模拟出真实效果感觉好难，之前一直在用LS-DYNA，所以对autodyn了解不多，不过看过以前一些文章，提到有MOTT分布的选项，就是不知道这种收集金属破片的统计方法得出的经验公式，用于非金属破片的破碎可信度如何？恳请指点。
我邮箱lzclsrlxy@163.com

星颖小筑

感觉要凉。。。。。

星颖小筑

自己顶一下，这个问题是不是太难了。。。

星颖小筑

babymice 发表于 2018-9-3 21:27
用DYNA做爆炸，尤其是壳体的破碎，不管是金属的还是非金属的，其失效方程参数都不太好控制，最主要的是后期 ...

破片后处理的统计，我用matlab已经能够实现了，现在就是卡在了失效破片不真实的问题上了，我采用的主应变失效，查了ABS材料，断裂伸长率是0.04~0.06，其他失效准则我还没有做静力学及SHPB测试，不能确定，其他失效准则加上是不是会好一点呢？比如拉力失效？或者剪切失效？

星颖小筑

babymice 发表于 2018-9-3 21:27
用DYNA做爆炸，尤其是壳体的破碎，不管是金属的还是非金属的，其失效方程参数都不太好控制，最主要的是后期 ...

感觉要用LS-DYNA模拟出真实破片的好难，是不是我的随动塑性模型不够全面，不能涉及径向断裂，求指点一二

星颖小筑

基于LS-DYNA材料二次开发的应变失效随机函数，有谁能指点下

yep188

最近我也被这问题困扰，请问你解决了吗？1.壳体的失效；2.破片的统计。

星颖小筑

yep188 发表于 2018-10-29 22:12
最近我也被这问题困扰，请问你解决了吗？1.壳体的失效；2.破片的统计。

目前没有解决壳体失效问题，貌似这个问题跟erosion关键有关，单元失效法对自然破片就是这问题。
破片统计方面，我以前有个帖子用matlab做得统计，还是比较成功的

星颖小筑

babymice 发表于 2018-9-3 21:27
用DYNA做爆炸，尤其是壳体的破碎，不管是金属的还是非金属的，其失效方程参数都不太好控制，最主要的是后期 ...

兄弟，你的破碎效果能否发出来，看一下呀？我到现在还是无法解决这个问题

xepin

顶一下，虽然不懂这个，但好像是aotudyn做破片好些https://mp.weixin.qq.com/s/qGyfQxkFWB-0QE26eNfVeQ

星颖小筑

xepin 发表于 2018-11-5 11:31
顶一下，虽然不懂这个，但好像是aotudyn做破片好些https://mp.weixin.qq.com/s/qGyfQxkFWB-0QE26eNfVeQ ...

我没用过autodyna，但是有人说过可以直接设置mott分布的破碎效果。但是由于我的破片和炸药能量非常小，需要自己编写随机函数入材料失效形式中，以求与试验更接近，但目前来说ls-dyna中有两个问题，一个是周向裂纹不可控制问题，另一个是大面积失效问题。这个貌似是ls-dyna的通病。

DJTUZHAOGUOHUI

楼主可以看看武汉理工孔祥韶博士的论文，他是用autodyn sph方法做的，感觉挺好的。
楼主的炸药外壳没有开凹槽吗？这样的外壳炸出来难道不会连片吗？我把外壳开了类似于**的凹槽，炸裂碎片的效果个人觉得还是不错的，但还是老问题单元失效的太多了，而且我还不会如何统计破片。
我也用SPH方法算了，但是出现问题就是内能竟然到后来出现负值，动能超过了系统总能量的值，不知道怎么解决。
还有一个问题的我的钨球预制破片速度的值比理论值低了很多，个人觉得可能是因为破片和流体流固耦合的效果不好。
还有一个问题想问楼主，材料断裂延伸率0.2，在材料中该用哪个参数体现呢？

星颖小筑

DJTUZHAOGUOHUI 发表于 2019-4-13 22:36
楼主可以看看武汉理工孔祥韶博士的论文，他是用autodyn sph方法做的，感觉挺好的。
楼主的炸药外壳没有开凹 ...

统计问题可以通过将后处理数据导出，自主编程实现。
我主要用的是LS-DYNA，断裂伸长率关键字应该是erosion中的主拉伸应变失效准则吧。剪切是用材料参数中的FS。
目前我主要采用ALE方法，验证模型的准确性与否除了破片速度值要对应之外，还要考虑冲击波的数值，感觉要都对应上好难，而且还不知道该从哪些材料参数上一点一点修改，一次下来4~10小时，现在已经停滞不前了，不知有哪位大佬能来指点一下，付报酬求答疑？

dongliying506

星颖小筑 发表于 2018-9-2 11:01
是不是这个问题做的人太少了。。。。感觉要沉下去了

用预制破片做，效果很好

星颖小筑

dongliying506 发表于 2019-6-14 23:05
用预制破片做，效果很好

是的，预制破片凹槽处节点单元会出现应力集中，导致材料优先失效。

dongliying506

星颖小筑 发表于 2019-6-15 07:43
是的，预制破片凹槽处节点单元会出现应力集中，导致材料优先失效。

你可以把失效设置大一些，我平时看效果，都会设置很大的，可能我们的观察重点不一样

caofubao

请问 自然破片仿真 有结果了吗