Моделирование взаимодействия деформируемого ударника с металлической преградой в пакете LS-DYNA

Актуальность и цель работы
На данный момент времени разработка безошибочных методов анализа непробиваемости являются одними из самых приоритетных направлений в динамике деформации твердого тела. Основой для создания таких методов служит объединение экспериментального исследования и технологий 3-х мерного моделирования. В настоящий момент с учетом увеличивающегося прогресса вычислительный эксперимент является одним из самых недорогих видов исследования, что стало огромным преимуществом при проектировании сложных задач.
Целью работы является создание технологии моделирования высокоскоростного взаимодействия ударника с преградой в пакете LS-DYNA для методического обеспечения процесса проектирования преград заданного уровня защиты.

Теоретическая справка
Уравнение движения:
Уравнение сохранения массы:
Уравнение энергии:
Условие текучести:

Описание модели материала, реализованного в пакете LS-DYNA
Материал 3. Упругопластический материал с кинематическим (изотропным) упрочнением (Plastic Kinematic/Isotropic).
Ключевое слово: *MAT_PLASTIC_KINEMATIC
Это модель упругопластического течения с изотропным, кинематическим или комбинированным упрочнением, учитывающая скоростные эффекты. Это эффективная модель, которая используется с балочными, оболочечными и объемными элементами.

Основные формулы для используемой модели материала
Условие текучести:
Уравнение напряжений в модели Купера-Саймондса:
Уравнение текущего радиуса поверхности текучести:
Уравнение девиатора тензора напряжения:
где

Результаты вычислительных экспериментов

Кривая моделирования зависимости конечной глубины каверны, которая создается в массивной мишени при ударе шаром из того же металла, что и мишень, от скорости встречи тел.

Заключение
Освоен пакет LS-DYNA, в части системы задания данных и вывода результатов.
Выполнено моделирование соударения сферического ударника и массивной металлической преграды, имеющей форму куба. Получены данные по величине проникания ударника в преграду.
Используя кривую моделирования Н.А. Златина восстановлены значения динамической твердости преграды и проведено сравнение с их экспериментальными значениями. Показано качественное соответствие.
Пакет LS-DYNA может быть применен для создания технологии моделирования высокоскоростного взаимодействия ударника с преградой для методического обеспечения процесса проектирования преград заданного уровня защиты.