[發(fā)明專利]一種應(yīng)力疊加間斷性沖擊變形計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711281639.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108304607A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童水光;余躍;唐寧;童哲銘;從飛云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 何碧珩

本發(fā)明是在多次沖擊普遍采用的并型變形疊加法和串型變形累積法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的應(yīng)力疊加間斷性沖擊變形計(jì)算方法；本發(fā)明計(jì)算結(jié)果精確，且能大大縮短計(jì)算時(shí)間，有效解決了并型變形疊加法存在的結(jié)果精度低和串型變形疊加法存在的計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，它涉及一種應(yīng)力疊加間斷性沖擊變形計(jì)算方法。

背景技術(shù)

沖擊問(wèn)題，廣泛存在于汽車船舶、航空航天、建筑橋梁等工程領(lǐng)域，其模擬計(jì)算方法的研究也越來(lái)越受到人們的重視。沖擊問(wèn)題分為單次沖擊和多次沖擊，對(duì)于單次沖擊問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外普遍采用顯式動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，無(wú)需考慮沖擊效應(yīng)的累積。而對(duì)于多次沖擊問(wèn)題，由于順次沖擊效應(yīng)的耦合，計(jì)算過(guò)程更為復(fù)雜。

應(yīng)力疊加間斷性沖擊問(wèn)題是多次沖擊的一種重要形式，各次沖擊的位置不同，且順次沖擊存在一定的加載間隔，累積模擬時(shí)間長(zhǎng)。目前，多次沖擊普遍采用的是并型變形疊加法和串型變形累積法，并型變形疊加法，計(jì)算時(shí)間短，但結(jié)果誤差較大；串型變形累積法，要求有較大的沖擊時(shí)間間隔，計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種在滿足結(jié)果精確性的基礎(chǔ)上且能大大縮短計(jì)算時(shí)間的應(yīng)力疊加間斷性沖擊變形計(jì)算方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)力疊加間斷性沖擊變形計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采用單獨(dú)動(dòng)力學(xué)分析，提取各個(gè)測(cè)點(diǎn)每次沖擊的塑性變形，然后直接進(jìn)行線性疊加，得到各個(gè)測(cè)點(diǎn)的總體變形，計(jì)算公式為：

式中：u(i，m)、u_t(i，m)、u_s(i，m)分別為第m點(diǎn)在第i次沖擊時(shí)的總變形、彈性變形和塑性變形；U_s(n，m)為第m個(gè)節(jié)點(diǎn)在第n次沖擊后的總體塑性變形；

(2)采用間斷式動(dòng)力學(xué)分析，設(shè)t_i為第i次沖擊載荷的作用周期，Δt為沖擊之間的加載間隔，得出u、u_t、u_s在第m點(diǎn)在第i次沖擊時(shí)的總變形、彈性變形和塑性變形；

(3)采用顯示動(dòng)力學(xué)分析，計(jì)算每個(gè)單元的最高階頻率對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)間極限，

其中，

在上式中：L^e—單元在各個(gè)尺寸方向上的最小值，C_d—模型材料的波速，E—材料的彈性模量，ρ—材料的密度，設(shè)置Ls為標(biāo)準(zhǔn)最小單元長(zhǎng)度，此時(shí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間步長(zhǎng)為Δs，每隔20 分鐘檢查一次最小單元長(zhǎng)度L，若單元長(zhǎng)度L>Ls，則說(shuō)明最小時(shí)間Δ>Δs，計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)不低于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間步長(zhǎng)，不采取任何措施，繼續(xù)計(jì)算，若單元長(zhǎng)度L<Ls，則說(shuō)明最小時(shí)間Δ<Δs，計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)低于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間步長(zhǎng)，此時(shí)選取單元邊長(zhǎng)小于最小單元長(zhǎng)度區(qū)域處的網(wǎng)格，并進(jìn)行網(wǎng)格重新劃分，改善網(wǎng)格質(zhì)量，然后再接著進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算，得出u、u_t、u_s在第m點(diǎn)在第i次沖擊時(shí)的總變形、彈性變形和塑性變形；

(4)得出步驟(1)、(2)和(3)在第m點(diǎn)在第i次沖擊時(shí)總變形、彈性變形和塑性變形值的均值。

進(jìn)一步的，在步驟(1)中，在初始狀態(tài)的前提下，對(duì)各個(gè)沖擊點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)動(dòng)力學(xué)分析。

進(jìn)一步的，在步驟(2)中，采用沖擊載荷之間設(shè)置加載間隔的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)間斷式動(dòng)力學(xué)分析。

進(jìn)一步的，在步驟(2)中，各個(gè)沖擊點(diǎn)的計(jì)算先后進(jìn)行。