ANSYS非均质材料在过载作用下的数值模拟研究(9)
表3 火工品外壳材料参数
序号 参数 含义 数值
1 密度 2.78
2 E/MPa 弹性模量 0.6869
3 U 泊松比 0.33
4 A 屈服应力常数 0.265E-02
表4 混凝土材料参数
序号 参数 含义 数值
1 密度 2.040
2 G/MPa 剪切模量 1.216
3 A 无量纲内聚强度 0.79
4 B 无量纲硬化系数 1.60
5 C 应变率系数 0.070
6 N 无量纲硬化指数 0.61
7 单轴抗压强度 23
8 最小断裂应变 0.01
9 无量纲断裂强度 7.00
表5火工品内部装药材料参数
序号 参数 含义 数值
1 密度 1.647
2 K/MPa 弹性体积模量 0.02
3 短暂剪切模量 1.25
4 极限剪切模量 6.5
5 衰变常数 0.02
5.4有限元模型的建立
5.4.1网格的划分
本文通过运用大型计算机模拟软件ANSYS14.0/LS-DYNA建模时，由于模型的形状规则，弹体、火工品外壳、内部装药、和混凝土靶板均为八结点吹冰面体三文实体显式单元solid164，且均采用Lagrange网格划分，由于弹丸、靶板都有很好的对称性，
建模计算时采取1/4 模型. 弹体划分40079 个单元；火工品组件划分1199个单元；靶板划分了35999个单元。三者的有限元网格划分，见图5
。
图6 有限元模型
5.4.2接触控制设置
在侵彻碰撞环境中，处理侵彻碰撞界面的接触时通常采用对称函数法。此模型弹体与火工品均采用面面自动接触算法，而弹体与靶板均采用侵蚀接触算法。
5.4.3加载和约束定义
采用头部为半球形的空心圆柱钢质弹丸对均质钢板靶的垂直侵彻，弹体速度为100m/s、200 m/s、300m/s，沿靶板法线方向，为防止在碰撞过程中靶板沿法向移动，靶板的四周均固定及非反射边界条件约束。限定弹和靶板的对称面法向位移，初始位移、加速度、初始应力、初始应变均为0。
采用3D solid164 实体单元模型，并进行单点积分和沙漏控制，它能节省机时，并在大变形条件下增加可靠性。在显示积分的每一时步，单元计算的机时占总机时的主要部分。采用单点高斯积分的单元计算可以极大的节省数据存储量和运算次数， 但是单点积分可能引起零能模式，或称沙漏模态(Hourglassing mode)。沙漏是一种以比结构全局响应高得多的频率震荡的零能不同着速下火工品过载的数值模拟变形模式。沙漏模式导致一种在数学上是稳定的，但在物理上是不可能的状态，致使变形呈现锯齿形网格，导致结果无效，因此必须加以控制，尽量避免和减小。采用沙漏粘性阻尼和全局增加弹性刚度控制零能模式。
计算总时间为150 μs，为便于观察侵彻过程，设定每5μs 输出一个结果数据文