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1、第九章1.S-DYNA动力学分析第四节1.ST)YNA范例解析一一炸药在土填内部爆炸分析1 .问题描述如图9-1所示，条形炸药设置在混凝土板下方肯定距离处的土壤介质中，引爆炸药，试分析条形炸药爆炸后土壤的鼓包运动与混凝土板的运动过程。i-worsH.图97炸药与混凝土板的位置示意图2 .建模数值模型由炸药、土壤层、空气和混凝土板4部分组成，其中炸药、土壤和空气3种材料采纳欧拉网格建模，单元运用多物质A1.E算法，混凝土板采纳拉格朗日网格建模，混凝土板与空气和土壤材料间采纳耦合算法。由于是条形炸药，在中心线起爆条件下，不考虑端部效应时，可以将模型简化成平面对称问题,为了便利建模，采纳单层实体网格
2、建模。数值模型采纳CIn-g-?S单位制，详细模型尺寸见图9-2所示。3 .分析步骤（1）进入ANSYS界面1）启动ANSYS,弹出NSYS12.O1.auncher窗口。2）在1.aUnCher对话框的SimUlationEnvironment下拉列表框中选择ANSYS,在1.iCenSe下拉列表框中选择ANSYS/1.S-DYNA。图9-2模型尺寸图mm3）在对话框的WOrkingDireCtOry文本框中输入E:explosionUndergro-Und作为工作书目（假设工作书目为E盘），在JobName文本框中输入explosionUndergroUnd作为工作文件名，其他选项用默认值
3、。单击RUn按钮,运行ANSYS程序,进入ANSYS的操作界面。（2）选择单元类型1）选择菜单MainMenu：Preprocessor-*E1ementTyPe-AddEdit/Delete吩咐,弹出EIeInentTyPeS对话框O2）单击Add按钮，出现1.ibraryofElementTyPeS对话框,在1.ibraryofElementTypes下拉歹IJ表中选择1.S-DYNAExplicit和3DSO1.ID164,单击OK按钮关闭对话框。3）单击ElCmCntTyPCS对话框上的CIoSC按钮，关闭对话框。（3）定义材料性能参数1）选择菜单MainMenu：Preprocess
4、or-*Materia1Props-*MaterialMOdeIS吩咐,弹出DefineMaterialModelBehaViOr对话框O2）选择菜单1.zS-DYN-*EquationofState-*Gruneisen-Nul1吩咐，弹出NullPropertiesforMaterialNumber1对话框。在文本框中,输入以下数据:DENS=O.99821：C=I.647；Sl=I.921：S2=-0.096：GAMAo=O.35。其余选项采纳钛认值。输入完成后单击OK按钮关闭对话框。3）在DefineMaterialModelBehaViOr对话框中单击Material-*NewMod
5、el吩咐，弹出DefinevateriallD对话框，在文本框中输入2,单击OK按钮关闭对话框。4）选择菜单1.S-DYNAfNOnIinear-*Ine1astic-*KinematicHardening-*PlasticKinenlatiC吩咐,弹出PIaStiCKinematicPropertiesforMaterialNumber2对话框,在文本框中输入材料本构参数（由于ANSYS前处理所带的材料模型中没有我们所须要的士壤模型，暂用随动硬化塑性材料模型代替，后面将在K文件中对材料模型参数进行修改），单击OK按钮关闭对话框。5）在DefineMaterialModelBehaViOr对话
6、框中单击MateriaIfNeWMOdeI吩咐,弹出DefineMaterialID对话框,在文本框中输入3,单击OK按钮关闭对话框。6）选择菜单1.S-DYNAfEqUalionofSIaliClGrUneiSenNul1吩咐，弹出NUIlPropertiesforMaterialNumber3对话框。在文本框中,输入以下数据：DENS=O.001252：C=O.03437；GAMAO=I.4.其余选项采纳默认值，输入完成后单击OK按钮关闭对话框。7）DefineMaterialModelBehaViOr对话框中单击MaterialNewMOdel吩咐，出现DefineVaterialID对
7、话框，在文本框中输入4,单击OK按钮关闭对话框。8）选择菜单1.S-DYNA-Non1inear-*Inelastic-*KinematiCHardening-PlasticKineInatiC吩咐,弹出PIaStiCKinematicPropertiesforMaterialNumber4对话框，在文本框中输入以下数据：DENS=2.65；EX=40;NUXY=O.3；YieldStress=!.0E-03；TangentModulus=4.0E-02；HardeningParm=O.5：FailureStrain=O.8o其余选项采纳默认值，输入完成后单击OK按钮关闭对话框。9）Defin
8、eMaterialModelBehaVior对话框中选择MateriaI-*Exit吩咐，关闭对话框。此时共定义了4种材料。（4）创建几何模型、划分网格1）选择菜单UtiIityVCnu:WorkPIanC-ChangCActiveCSto-*WorkingPIane吩咐。2）选择菜单MainMenu：PrePrOCeSSOrfModelingfCreatefVoIUIneSfBloCkfByDimCnSionS吩咐，弹出CrCateBlockbyDimcnSionS对话框，输入模型体（包括炸药、土壤和空气域）的坐标，如图9-3所示。图9-3CreateBlockbyDimCnSiOnS对话框
9、3）选择菜单UtiIityMenu:WOrkPlane-OffsetWPbyIncrements吩咐，弹出OffSetWP面板，将按钮下方的角度设置滑动条移到最右，滑动条上方的数值变为90,单击按钮，将视窗中的工作平面坐标绕X轴旋转90度。4）在OffSetWP面板中的X,Y,ZoffSetS文本框中输入0,0,-6,单击APPIy按钮，工作平面对Z轴负向移动6cm。5）选择菜单MainMenu：Preprocessor-*Modeling-*Operate-Booleans-Divide-*VolubyWrkPIane吩咐,弹出DivideVolbyWrk拾取菜单，拾取视图中的体，单击OK按
10、钮，分割体。6）根据步骤4）和步骤5）的方法分别将工作平面移至全局坐标点的（0,6,0）和（0,78,0）,对体进行分割。7）将工作平面沿WX方向平移6cm,单击OffSetWP对话框中的，工作平面绕WY轴旋转90度，选择菜单MainMenu：PrCProeCSSorModeling-*Operate-Boo1cans-*Divide-Vo1ubyWrkPIane吩咐，在弹出的DiViCIeVolbyWr拾取菜单面板中单击PickAll按钮，将视图中的4个体分割为8个体。8）选择菜单UtilityMenu:WorkPlanefAIignWPwith-*GlobalCartesian吩咐，使工作
11、平面与全局坐标系重合。9）选择菜单MainMenu：Preprocessor-Modeling-*Create-*Volumes-*Block-*ByDimenSiOnS吩咐，在弹出CreateBlockbyDinlenSionS文本框中输入混凝土板模型体的坐标，如图9-4所示。图9-4混凝土板的模型尺寸10）创建完成后的实体全模型如图9-5所示。AN/-WOrS图9-5实体全模型示意图（5）划分网格1）选择菜单MainMenu：Preprocessor-*Meshing-*MeshTool吩咐，弹出MeShTOOl对话框，单击ElementSAttribUIeS选择栏下侧的Set按钮，弹出M
12、eShingAttribUteS对话框，在TYPE下拉列表框中选择1S01.ID164,在MAT下拉列表框中选择1,其他栏用默认值，单击OK按钮，确认选择，关闭对话框。2）选择菜单UtiliIyMenu:SeleCtfEntities.吩咐，弹出SelectEntitieS对话框,将选项依次设置为VoIUmes、ByNum/Pick,EromFull,单击APPIy按钮，拾取炸药、土壤和空气域的体。3）将SeIeCtEntitieS对话框中的选项依次设置成Areas、Attachedto、Volumes.FromFull,单击APPIy按钮。变更SeleCtEntitieS对话框中的设置，依次
13、设置为1.ines、Attachedto,Areas,FromFull,单击APPIy按钮后，再单击PIot按钮。4）在MeShTOol对话框中,单击1.ineS右侧的Set按钮,弹出EIementSiZeOn拾取菜单,单击PiCkAIl按钮,在弹出的对话框的SlZE文本框中输入1.5（即指定单元长度为1.5Cm）,单击OK按钮，确认选择。5）在MeShToOI对话框MeSh右侧的下拉列表框中选定VoIUnIes,并选取ShaPe选项的HeX和MaPPed两个按钮。单击MeSh按钮,弹出MeShVOlUnIeS拾取菜单,拾取视图中的炸药体,如图9-6所示，单击OK按钮，对炸药体进行映射网格划分
14、。图9-6炸药域放大6）用上述同样方法变更MAT号分别对图9-7和图9-8中的体进行映射网格划分。图9-7土壤域图9-8空气域7）依次单击SeIeCtEntities对话框中的InVerI、Plot按钮,视图中显示出混凝土板的轮廓线图。8）在MeShToIl对话框中，单击1.ineS右侧的Set按钮，弹出ElementSizeOn拾取菜单，单击PiCkAIl按钮,在弹出的对话框的SlZE文本框中输入2（即指定单元长度为2cm）,单击OK按钮，确认选择，关闭对话框。9）设置MAT为4,对混凝十.板进行映射网格划分。10）选择菜单UtiIityMenu:SeleCtTEVerything吩咐,然后
15、选择UtiIityMenu:PIOtfEIementS吩咐,视图中显示全部材料模型的有限元网格（由于混凝土板的网格与空气网格叠加在一起，看上去似乎只有一种颜色），如图9-9所示。AN图9-9模型网格（局部）(6)创建PART选择菜单MainMenu：Freprocessor-1.S-DYNAOptions-*BartsOPtionS吩咐，弹出PartSDataWritenfor1.S-DYNA对话框。在Options选项组中激活Createallparts单选按钮，弹出图9-10所示的PART信息框。检查对话框中全部的PART定义是否正确，如有定义错误，须要重新划分网格，并用UPdataPartS选项更新PART定义,直至PART定义正确为止。图9-10EDPARTCommand对话框（7）施加约束1）选择菜单MainMenu：Preprocessor-I-S-DYNAOptions*Constraints-*pply-OnAreas吩咐，弹出ApplyU,ROTOn拾取菜单。拾取如图971中全部法线方向与Z轴方向相一样的18个面，单击OK按钮，弹出APPIyU,ROTOnAreas对话框。在1.ab2I）OFStobeconstrained列表框中选择UZ,单击OK按钮,关闭对话框。2）拾取如图9-11中所示法线方向
