ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?

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1 问题综述

   在ABAQUS中使用动力显式分析进行金属靶板的弹击仿真分析,我希望对受损的靶板进行静力仿真,并考虑残余应力的影响。这其中存在2个问题:1、如何排除动力显式分析导致的应力波的影响;2、如何正确地将需要的场变量附加到模型上。

2 前期准备

     首先,在ABAQUS中建立弹击仿真模型,为了节省时间,没有设置材料阻尼(这也导致了应力波很难耗散)。使用动力显式分析步进行仿真,模型为三维实体,单元为C3D8R单元,得到仿真结果。

ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?的图1

弹击仿真模型

ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?的图2

弹击仿真结果

3 一些尝试

     首先,建立两种新模型A和B,模型A直接复制了弹击模型,而模型B为从弹击仿真的odb文件中导入(并将畸变和脱落的网格单元删除)的变形网格部件。

ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?的图3

模型A

ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?的图4

模型B

3.1 硬化

     在载荷->预定义场->力学->硬化中,将弹击结果中的等效塑性应变PEEQ导入到模型B上,但考虑到局部的塑性应变会导致其周围的弹性应变,只考虑模型的等效塑性应变并不准确。实际上,经过多种仿真发现,有时候直接对变形网格进行静力分析还要比使用硬化进行分析的结果准确。

3.2 Map Solution

     考虑使用Map Solution对场变量进行映射,但该方法似乎只能用于静力分析之间的结果传递。

3.3 初始状态

     在载荷->预定义场->其他->初始状态中,读取弹击分析的结果,附加到模型A和B上。同时,在材料中新增瑞利阻尼,给予很大的α值(2E+7),令系统处于临界阻尼甚至过临界阻尼状态。同样使用动力显式分析步,模型A和模型B的仿真结果均为下图。其中存在的问题是:如何确定该结果是我需要的残余应力场?

ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?的图5

初始状态+动力显式 仿真结果

     我还考虑在静力通用分析步中使用初始状态,不附加其它外力,观察它是否会自己进行平衡,结果是该方法不可行。而且会引申出另一个问题:弹击分析会产生一些散落的小碎块,这些并不是静力分析需要的部分,而使用初始状态仍旧会保留这些碎块。

3.4 应力场

     在载荷->预定义场->力学->应力中,读取弹击仿真的结果,为模型A和模型B附加应力场,结果是不能准确附加。其中,读取odb文件的结果是应力场分布错误,读取sim文件的结果是应力场为0。

ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?的图6

通过odb文件附加应力场

ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?的图7

通过sim文件附加应力场

3.5 场

     在载荷->预定义场->其他->场中,定义一个读取odb文件的应力S的映射场。其中的问题是:我并不了解该模块的含义,尤其是field variable numbers的含义。

ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?的图8

映射场定义

ABAQUS如何进行金属靶板在受到弹击后的静力分析?的图9

场定义

3.6 其他

     我还考虑了通过附加塑性应变场,让软件自行进行残余应力场的计算,但我不知道如何附加。3.5中的映射场似乎只允许选择一种变量。

4 总结

     总之,我的主要问题是:如何获得只由塑性应变导致的残余应力场?

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