Навчальна тема

Удар і високошвидкісні процеси

МСЕ удару та high-speed dynamics: explicit analysis, stable timestep, contact, inertia, wave propagation, large deformation, strain-rate effects, damage та energy balance.

0 практичних завдань 4 підтем

Підтеми

Контакт при ударі Explicit-аналіз Великі деформації при ударі Руйнування матеріалу при високошвидкісному навантаженні

Удар і високошвидкісні процеси відрізняються коротким часовим масштабом, значними інерційними ефектами та поширенням хвиль напружень. Навантаження може змінюватися швидше, ніж конструкція встигає перейти до квазістатичної рівноваги, тому розподіл сил і деформацій істотно залежить від часу.

Що ускладнює скінченно-елементна (FE) модель

Під час удару контакт виникає й змінюється дуже швидко. Одночасно можуть розвиватися великі переміщення, finite strains, пластичність, strain-rate effects, пошкодження (damage) та значне спотворення сітки. Усі ці механізми взаємодіють, тому модель доцільно ускладнювати поетапно.

Чому часто використовують Explicit

Explicit time integration не потребує глобальних Newton-ітерацій на кожному кроці й добре працює зі складним змінним контактом та сильними нелінійностями. Ціна — дуже малий conditionally stable timestep, який часто визначається найменшим елементом і швидкістю поширення хвилі в матеріалі.

Що контролювати

Перевіряйте історії контакт (contact) force, displacement і velocity, kinetic/internal/total energy, artificial energy, stable timestep, контакт (contact) penetration, сітка (mesh) distortion та баланс маси. Для моделей із пошкодження (damage)/erosion додатково оцінюйте енергію і масу, що видаляються разом з елементами.

Результат ударного аналізу слід оцінювати як часовий процес, а не за одним максимальним контурна карта (contour plot).

Про цю тему

Високошвидкісний МСЕ-аналіз враховує інерцію, хвильові процеси, швидкий контакт, великі деформації та швидкісно-залежну поведінку матеріалу. Основний інструмент для складних коротких процесів — explicit dynamics.