二維破片撞擊的Autodyn模擬

采用Autodyn模擬一個多材料圓柱形碎片撞擊板現象。

主要過程

1. 打開AUTODYN
2. 用二維軸對稱建立模型
3. 求解並觀察結果
4. 生成動畫

打開AUTODYN

雙擊autodyn.exe打開AUTODYN。

新建一個項目

1. 新建項目
2. 瀏覽並選擇一個文件夾
3. 輸入標識fragment_impact 和標題
4. 選擇2D Axial，即二維軸對稱
5. 保持默認的單位系統(可保證精度)
6. 確認

設置材料模型數據

1. 加載材料數據
2. 從材料數據庫中選擇以下材料(按住Ctrl可一次選擇多個材料模型)

• 鋁 AL 7039
• 銅 COPPER(Shock,Piecewise JC)
• 鐵 Steel 1006
• 鉭 Tantalum(Shock, von Mises)

3. 確認

為材料添加侵蝕模型

為每一種材料添加侵蝕模型。

1. 選擇一個材料
2. 點擊Modify來修改模型
3. 選擇Geometric Strain(幾何應變)侵蝕模型
4. 設置侵蝕應變為2.0(即200%)
5. 設置幾何應變判據類型為瞬態Instantaneous
6. 完成

添加破片速度條件

1. 在導航條中選擇Init. Cond.，添加初始條件
2. 單擊New
3. 設置初始條件名稱為frag_vel
4. 由於該條件要應用到多個材料，保持Velocity Only選中
5. 設置x軸速度為2000，在AUTODYN中，X軸總是對稱軸
6. 完成

添加破片部件

1. 在導航條上點擊Parts
2. 單擊New添加新部件
3. 名稱fragment
4. 保持默認的Lagrange求解器
5. 保持默認向導生成方式
6. 下一步
7. 選擇Box
8. 依次輸入-40.0 0.0 40.0 10.0
9. 下一步

10. 設置I(X) 和 J(Y)方向的網格數為40和10
11. 下一步
12. 選中Fill with Initial Condition Set，唯一的frag_vel被選中
13. 選擇AL 7039材料。暫時將整個破片用鋁填充，后面將用其它材料重新填充
    14 完成

檢查已生成部件

1. 單擊Plots
2. 設置Fill Type為默認的Material Location
3. 在Additional Components下選中Vectors來觀察速度矢量
4. 在Additional Components下選中Grid來觀察網格

用銅填充部件的一部分

1. 選擇Parts卡片
2. 單擊Fill
3. 選擇Block以在索引空間中填充一個塊
4. 輸入索引范圍

• I=1-41
• J=9-11

5. 選擇Fill with Initial Condition Set用初始條件填充
6. 選擇COPPER為所用材料
7. 完成

用鉭填充破片芯

1. 選擇Parts卡片
2. 單擊Fill
3. 選擇Block以在索引空間中填充一個塊
4. 輸入索引范圍

• I=11-31
• J=1-6

5. 選擇Fill with Initial Condition Set用初始條件填充
6. 選擇TANTALUM為所用材料
7. 完成

創建目標靶部件

1. 在導航條上點擊Parts
2. 單擊New添加新部件
3. 名稱plate
4. 保持默認的Lagrange求解器
5. 保持默認向導生成方式
6. 下一步
7. 選擇Box
8. 依次輸入0.0 0.0 30.0 120.0
9. 下一步
10. 設置I(X) 和 J(Y)方向的網格數為30和60，選中Grade zoning in J direction，設置fixed size為1.0，Times為10，並選中Lower J
11. 下一步
12. 不要選中Fill with Initial Condition Set，該部件沒有初始速度
13. 選擇STEEL 1006 材料。
    14 完成

目標靶徑向10個單元應該和破片的大小完全一致。其它單元的大小應該隨着半徑增大而平滑增加。

設置部件間的接觸

1. 在導航條上點擊Interaction
2. External Gap是結構部件唯一可選項
3. 計算間隙值(AUTODYN會計算推薦的間隙值並顯示)
4. 點擊check，檢查間隙值是否有效並且所有部件初始狀態下都由縫隙值分開。這時會得到一個錯誤：破片和目標靶之間的間隔小於縫隙值，它們是接觸上的

將破片和目標靶分隔開

1. 在導航條上點擊Parts
2. 選擇Plate部件
3. 選擇Zoning
4. 選擇Transformations下的Translate
5. 設置x方向移動0.1
6. 完成

這樣就將Plate部件與Fragment部件用間隙值分隔開了。返回到接觸菜單，再次運行check，會發現接觸定義成功。

定義目標靶夾緊邊界條件

1. 在導航條上選擇Boundaries ，進入邊界條件定義
2. 點擊New定義一個新的邊界條件
3. 設置邊界條件名稱為Clamp
4. 選擇Velocity->General 2D Velocity類型
5. 設置X和Y分量都為0.0
6. 完成

應用邊界條件

1. 在導航條上點擊Parts
2. 選擇Plate部件
3. 點擊Boundary
4. 點擊J Line
5. 輸入I=1-31，J=61
6. 選擇Clamp邊界條件
7. 完成

設置計算和輸出控制

1. 在導航條上點擊Controls
2. 在循環限制出輸入一個很大的值，時間限制為0.07
3. 在導航條上點擊Output
4. 設置保存時間間隔為0.002ms
5. 點擊Plots，選中Rotate並設置角度為270°。

生成動畫

1. 選擇Plots
2. 在工具欄里點擊Capture sequence
3. 選擇所有的結果
4. 點擊Start，然后就會生成GIF圖像