材料的本构关系在数值计算中的作用

以动能弹分彻，穿透混凝土靶为例，较详细地说明了在数值模拟这类问题时，必须正确选择混凝土的本构关系，还必须特别着重考虑空 压实效应和损伤效应，否则数值模拟得到的结果在定量和定性上都将偏离实验较远。     

PBX炸药损伤本构模型及其工程运用

为了对高聚物黏结炸药(PBX)在动态冲击载荷下可能产生的损伤进行研究,采用分离式霍普金森杆(SHPB)试验装置获得了PBX炸药材料在不同应变率条件下出现力学损伤的本构曲线,并基于含损伤变量的Z?W?T本构模型对本构曲线进行了分段拟合.然后基于拟合结果、有限元理论、弹塑性力学与ABAQUS/VUMAT语法编写了PBX炸药...     

陶瓷材料的抗侵彻机理和陶瓷锥演化的数值模拟

陶瓷锥的演化在陶瓷靶抗侵彻机理中起着重要的作用.该文通过二维数值模拟研究了AD85陶瓷的损伤及陶瓷锥的形成和发展过程,建立了一种计及侵彻过程中陶瓷损伤演化的流体弹粘塑性本构模型,对陶瓷锥单元的形成提出了临界拉伸损伤和临界等效塑性应变的双重破坏准则.对陶瓷锥的形成条件和可能的力学行为也进行了分析.研究表明,靶厚对陶瓷锥的形成有重要影响.     

PBX细观损伤特征及表征方法研究综述

高聚物粘结炸药(PBX)是一种高颗粒填充复合材料。PBX的细观损伤对其本构模型的建立和起爆机理(特别是XDT)的研究具有重要的意义。本文总结了国内外在PBX细观损伤的研究方面所做的工作,对PBX的损伤特性和损伤的表征方法进行了归纳和简要评述。分析了PBX的初始损伤,其压制成型过程同时也是PBX的损伤过程,而损伤的演化随加载方式和加载条件的不同呈现出明显的差异;PBX细观损伤的表征方法可以分为经验型和物理型两类,分析了各自的优缺点,而基于细观损伤的物理型表征方法是PBX力学研究的重要方向。     

复合材料损伤分析及其本构关系

通过迭层复合材料板的基体横向裂纹和界面开裂两个常见损伤问题，论述了用微观力学方法，即把含不连续缺陷的弹性体处理为边值问题求解，以及用断裂力学的应变能释放率准则确定损伤萌生和扩的临界条件，最终都可以得到损伤本构关系。     

用拉格朗日实验分析技术研究紫铜材料的动态本构关系

对紫铜材料的拉氏实验结果采用改进的路径线法进行了拉氏分析，得到了各物理量的流场分布，拟合出了本构方程参数，并由此进行了数值模拟，通过与实验的比较，说明了该路径线法的准确性，并检验了由位错动力学了发所推得的本构关系，发现理论与实验一致性很好。     

含能材料的损伤本构模型研究进展

主要从宏观力学现象和微观统计力学两个角度介绍了国内外含能材料损伤力学模型的发展现状。通过比较各模型的描述观点和应用范围,认为需要建立多尺度分析模型,系统研究各种形式加载条件下含能材料的损伤演化规律及关联性,才能建立更合理的本构模型描述含能材料的力学行为。     

应变率相关的混凝土连续损伤本构模型

针对混凝土在爆炸和高速撞击、侵彻等典型动态加载下的响应问题,在开发动态本构模型方面做了相应研究,自行开发了适合描述混凝土大变形、高应变率、高压加载响应的计算本构模型--混凝土率相关连续损伤模型(RDCDMC),并将其引入三维动力有限元程序LS-DYNA.模型在考虑混凝土的损伤(包括拉、压损伤)、应变率效应及破坏模式的完备性方面有所进步.模型的可行性和有效性在相关的数值模拟工作中得到了检验.     

浪击对船体材料损伤的计算机仿真研究

浪击对船体材料造成腐蚀,由此进行数值模拟计算机仿真及试验研究.通过Hyper mesh仿真平台构建船体有限元模型,用1阶VOF波仿真海浪模型,设置两种工况和8个测试点,分别测试不同工况与测试点下船体受浪击压力后损伤情况及应力变化;取两种厚度船体,分析海水冲刷下材料腐蚀情况.结果表明:船体静止与航速为1m/s时,船体材料受压与受损伤程度分别为1.83 kPa、27％与3.54 kPa、53％;工况A时船底应力最大,工况B时船头应力最大.海浪冲刷时间越长,流速越快,腐蚀越严重,材料越厚越耐腐蚀.     

一种新的陶瓷材料含损伤动态屈服准则及应用

以材料基本力学参数为基础,结合霍普金森压杆实验数据,经过理论分析建立一种可同时反映AD95陶瓷应变率硬化效应和压力相关屈服效应的屈服准则;并将之嵌入到有限差分程序ANWP中,通过模拟陶瓷靶板在层裂实验中自由面的速度-时程曲线,得到相关损伤参数。在计算中,LY12铝飞片采用Johnson-cook本构模型,计算结果与实验结果吻合较好,证实提出的陶瓷材料屈服准则的合理性及实用性。     

船舱内静止装药和运动装药爆炸的毁伤效果仿真

采用数值仿真方法对不同质量的静止装药和运动装药在船舱内爆炸的过程进行了研究,分析了装药的运动速度对船舱的毁伤效果和船舱内流场分布的影响。计算结果表明,运动装药在船舱内爆炸对运动正方向舱壁的毁伤效果大于静止装药,且随着装药速度的增大而增加;而对运动反方向舱壁的毁伤效果小于静止装药,且随着装药速度的增加而减小。由于运动装药易使运动正方向舱壁出现破口,使得船舱泄压,导致对运动反方向舱壁的毁伤效果比静止装药爆炸时要小,不利于从整体上毁伤船舱。运动装药在船舱内爆炸时在运动正方向舱壁上产生的超压峰值明显大于静止装药,且随着装药速度的增大而增大,而在运动反方向舱壁上产生的超压峰值要低于静止装药,且随着装药速度的增大而降低。     

复合固体推进剂损伤行为的多尺度研究进展

从微观、细观、宏观尺度和跨尺度4个方面,对复合固体推进剂损伤行为的研究进展进行了梳理,重点综述了不同尺度下损伤的观测和表征方法、损伤阈值的确定方法、损伤演化模型的构建方法、损伤数值模拟方法及宏细观跨尺度分析方法,并在此基础上针对当前研究中存在的若干不足,展望了需进一步重点开展研究的方向：拓宽微观尺度上开展复合固体推进剂损伤行为数值模拟时考虑的影响因素的范围,并从多个方面加强与试验研究结论的验证;提高细观尺度上损伤观测试验的能力、损伤演化模型的表征水平和损伤数值模拟的计算精度;提高宏观尺度上损伤识别测试试验的检测精度、损伤阈值确定方法的精确性和损伤演化模型的预测能力;在形成微细宏观单一尺度上复合固体推进剂损伤行为研究的标准规范的基础上,进一步建立推进剂损伤行为跨尺度研究的理论方法体系。     

榴弹破片对坦克火炮身管毁伤效应的数值仿真

针对榴弹破片对火炮身管的毁伤效应进行了理论与试验研究,通过静爆试验得到了破片对身管的毁伤模式和侵深,在此基础上,利用AUTODYN软件模拟了榴弹破片对火炮身管的毁伤过程,建立了身管的1/4有限元模型和4种破片的动态侵彻模型。仿真结果与试验测试结果一致,验证了模型的有效性。进一步分析了破片大小、形状、速度等对身管侵彻深度的影响规律,研究成果对榴弹破片毁伤火炮身管部件的效能评估具有重要的参考价值。     

建筑物内爆炸毁伤效应的数值模拟

利用动力分析有限元程序LS-DYNA3D,对战斗部装药在建筑物内部爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值模拟,并与经验公式的计算结果进行了对比,结果表明数值模拟结果与经验公式计算结果相一致,证明了建立的有限元模型的可行性,可为战斗部的设计及目标防护设计提供依据.     

钢筋混凝土楼板在爆炸荷载作用下破坏模式和抗爆性能分析

利用LS-DYNA软件对钢筋混凝土楼板在爆炸荷载作用下的毁伤破坏进行数值模拟研究,得到了钢筋混凝土楼板在不同当量的装药、爆距作用下发生不同的3种破坏模式。在此基础上分析不同钢筋混凝土抗压强度、比例距离及爆点相对于楼板的方位角、俯仰角与楼板毁伤破坏程度之间的关系。研究结果表明:当峰值压力较大,作用时间较短时楼板主要发生剪切崩塌破坏;而在峰值压力较小,作用时间较长时,钢筋混凝土板主要发生中部弯曲破坏;随着混凝土抗压强度和比例距离的增加,楼板的破坏程度逐渐减小;随着爆点俯仰角的增加,楼板的破坏程度逐渐增大,不同的爆炸方位角对钢筋混凝土楼板的毁伤破坏影响较小。研究结果可为工程应用及毁伤评估提供参考。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁毁伤判据研究

为研究钢筋混凝土梁在爆炸波作用下的毁伤判据,对两种尺寸的钢筋混凝土梁在缩比条件下进行了不同爆炸距离作用和装药量下的试验研究。试验中以高层和框架结构中最常见的两种 梁为研究对象,通过11次独立的爆炸试验,观测了钢筋混凝土梁在不同装药量下的破坏模式和破坏特征。研究结果表明：钢筋混凝土梁在近区爆炸荷载作用下,在同一爆高下,随着装药量的增加,梁的破坏程度逐渐增加,破坏模式由迎爆面中心两侧少量混凝土脱落和背爆面少量断裂裂纹逐渐增加为迎爆面倒三角锥形式混凝土压碎弯曲破坏,背爆面出现三角锥裂纹和背爆面少量混凝土脱落破坏,最终迎爆面和背爆面三角锥破坏区域贯通形成中心区域压碎崩塌弯曲破坏;崩塌区域的尺寸随着装药量增加而逐渐增加。近区爆炸（以爆距0.5 m为例）作用下,试验钢筋混凝土梁的毁伤判据为：当比例爆高Z>0.4 m/kg^1/3 时,梁遭受到轻微破坏;当比例爆高0.3 m/kg^1/31/3 时,梁遭受到中等破坏;当比例爆高0.28 m/kg^1/31/3时,混凝土梁遭受重度破坏;当比例爆高Z<0.28 m/kg^1/3,梁遭受严重破坏。在近区爆炸作用下,钢筋混凝土梁的破坏不仅依赖于爆炸比例距离,还与爆高有关,同一比例距离下爆高越大,梁试件的破坏越严重。研究结果可为工程应用及毁伤评估提供参考。     

爆炸作用下坑道被覆结构局部破坏效应数值分析

文中利用LS-DYNA程序研究了坑道被覆结构在常规装药爆炸作用下的局部破坏效应。通过数值模拟可直观了解爆炸冲击波在被覆结构中的传播及与周围围岩的相互作用和分析被覆结构的受力特点。计算结果表明在爆炸应力波作用下混凝土被覆结构在反射拉伸波的作用下产生局部震塌破坏。     

基于TPS 复合结构毁伤的等效仿真方法

基于破片存速对某高空高速飞行器热防护结构的影响,提出一种用单一材料结构替代热防护系统(thermal protection system,TPS)复合结构毁伤的等效仿真方法.15 mmTPS热防护复合结构板经计算可等效为4.3 mm铝合金板,经试验验证误差仅为5.6％,吻合度较高,破片穿透板后,TPS复合材料层形成的破孔周围有明显扩孔现象.将试验与仿真结果对比发现:靶板正面与背面破孔直径误差分别为2.9％和2％,铝合金和TPS复合结构极限速度误差分别为2.3％和1.4％.结果表明,该方法对热防护复合结构的设计及优化具有一定参考价值.     

聚能射流的水下成型及毁伤效果

为分析聚能射流在水介质中的运动规律、形态变化及对靶板的毁伤效果,对锥角药型罩结构的聚能战斗部形成的聚能射流进行数值仿真模拟.在考虑静水压力的条件下,用AUTODYN对聚能射流在水下1、10和50 m侵彻水介质时的形态变化、速度衰减及对靶板的侵彻效果进行了数值模拟,并与相同炸高下空气中形成的射流进行对比.结果表明:射流头部会随着水深的加深发生明显的堆积现象;速度在空腔中呈线性规律衰减,在水介质中呈指数规律衰减;相同炸高条件下,水中的聚能射流对靶板的侵彻孔径比空气中大.     

导弹目标在可变形战斗部作用下毁伤特性的数值仿真研究

基于强度等效法对导弹目标各个关键部件建立等效模型,通过对可变形战斗部的一体化作用过程进行数值仿真,得到了目标在可变形战斗部作用下的毁伤图像.结果表明,可变形战斗部在目标方向的破片密度增益比较明显,能对目标造成严重毁伤;在自然破片和预制破片共同作用下,目标各部件发生不同程度的变形,对于等效壳体较薄的制导舱和发动机舱段,壳体变形较为严重.