基于ls-dyna的多球打击靶板磨损模拟
一、工程背景
磨损在工程上普遍存在，目前通常的做法是通过隐式算法计算应力，再根据一系列计算公式来近似获取冲蚀率。而lsdyna可以直接计算磨损冲蚀，因此为工程使用提供了便利。
本项目基于LSDYNA进行多个颗粒物对靶材的多次冲蚀，计算靶板的磨损状况。其中，靶材被冲掉的材料除以冲击的颗粒的质量，叫冲蚀率。
颗粒是白刚玉，靶材是TC4。单位制：长度单位是100微米，质量是g，时间是微秒。
模型如下图所示：
二、几何模型及材料
几何模型包括靶板和6个球体。在WORKBENCH下建立整体模型。
靶板为钛合金板，采用JC本构，并采用3号沙漏I及0.1的沙漏系数；球为刚体rigid本构。
具体的材料本构参数如下：
*MAT_JOHNSON_COOK
14.43000E-6 0.0041353 0.011 0.33 0.0 0.0 0.0
8.62000E-53.31000E-5 0.34 0.012 0.8 1903.0 298.01.00000E-6
0.067 0.0 2.0 0.0 -0.09 0.27 0.48 0.014
3.87 0.0 01.00000E-6 0.0
*EOS_GRUNEISEN
1 51.3 1.028 0.0 0.0 1.23 0.17 0.0
0.0
*HOURGLASS
1 3 0.1 1 1.5 0.06 0.1 0.1
*PART
ban
1 1 1 1 1 0 0 0
*MAT_RIGID
24.00000E-6 0.035 0.22 0.0 0.0 0.0
1.0 0 3
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
三、单元及有限元网格
在workbench下划分网格，靶板顶部及中心进行加密，加密处网格尺寸为6微米。网格数60万以上。靶板采用全六面体网格，球采用四面体网格。网格如下图所示：
单元全部采用lagrange算法。
*SECTION_SOLID
1 1 0
四、边界
靶板四周固定约束，6个球的速度均定义为125m/s。
*INITIAL_VELOCITY_GENERATION
2 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
3 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
4 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
5 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
6 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
7 2 0.0 0.0 0.0 -1.25 0 0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0
五、接触定义
6个球与靶板之间全部采用侵蚀面面接触。
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
1
1 2 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
2
1 3 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
3
1 4 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
4
1 5 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
5
1 6 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_ID
6
1 7 3 3 0 0 0 0
0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0 0.01.00000E20
1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0
0 0 0
六、part部件
部件1为靶板，part2-7为6个球。
七、计算条件
采用11us计算时长。
*CON*TROL_TERMINATION
11.0 0 0.0 0.0 0.0 0
八、求解
求解过程如下，6核cpu计算时间需要不到1min。
九、重启动求解
求解一定时间后，需要修改k文件，删除第一个刚体球及其与靶板的接触。然后利用重启动技术，继续进行第二个小球的撞击分析，再重启动进行第3个小球的撞击。。。
十、结果分析
通过计算，2次弹体打击靶板过程中，靶板的质量衰减如下图。
提取质量衰减通过lspp进行，方法如下图：
应力及应变云图如下：
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