[发明专利]一种应力叠加间断性冲击变形计算方法

说明书

本发明是在多次冲击普遍采用的并型变形叠加法和串型变形累积法的基础上，提出了一种新的应力叠加间断性冲击变形计算方法；本发明计算结果精确，且能大大缩短计算时间，有效解决了并型变形叠加法存在的结果精度低和串型变形叠加法存在的计算时间长的问题。

技术领域

本发明涉及工程技术领域，更具体地说，它涉及一种应力叠加间断性冲击变形计算方法。

背景技术

冲击问题，广泛存在于汽车船舶、航空航天、建筑桥梁等工程领域，其模拟计算方法的研究也越来越受到人们的重视。冲击问题分为单次冲击和多次冲击，对于单次冲击问题，国内外普遍采用显式动力学方法进行计算，无需考虑冲击效应的累积。而对于多次冲击问题，由于顺次冲击效应的耦合，计算过程更为复杂。

应力叠加间断性冲击问题是多次冲击的一种重要形式，各次冲击的位置不同，且顺次冲击存在一定的加载间隔，累积模拟时间长。目前，多次冲击普遍采用的是并型变形叠加法和串型变形累积法，并型变形叠加法，计算时间短，但结果误差较大；串型变形累积法，要求有较大的冲击时间间隔，计算时间较长。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种在满足结果精确性的基础上且能大大缩短计算时间的应力叠加间断性冲击变形计算方法。

本发明的技术方案如下：

一种应力叠加间断性冲击变形计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用单独动力学分析，提取各个测点每次冲击的塑性变形，然后直接进行线性叠加，得到各个测点的总体变形，计算公式为：

式中：u(i，m)、u_t(i，m)、u_s(i，m)分别为第m点在第i次冲击时的总变形、弹性变形和塑性变形；U_s(n，m)为第m个节点在第n次冲击后的总体塑性变形；

(2)采用间断式动力学分析，设t_i为第i次冲击载荷的作用周期，Δt为冲击之间的加载间隔，得出u、u_t、u_s在第m点在第i次冲击时的总变形、弹性变形和塑性变形；

(3)采用显示动力学分析，计算每个单元的最高阶频率对应的稳定时间极限，

其中，

在上式中：L^e—单元在各个尺寸方向上的最小值，C_d—模型材料的波速，E—材料的弹性模量，ρ—材料的密度，设置Ls为标准最小单元长度，此时对应的标准时间步长为Δs，每隔20 分钟检查一次最小单元长度L，若单元长度L>Ls，则说明最小时间Δ>Δs，计算时间步长不低于标准时间步长，不采取任何措施，继续计算，若单元长度L<Ls，则说明最小时间Δ<Δs，计算时间步长低于标准时间步长，此时选取单元边长小于最小单元长度区域处的网格，并进行网格重新划分，改善网格质量，然后再接着进行动力学分析计算，得出u、u_t、u_s在第m点在第i次冲击时的总变形、弹性变形和塑性变形；

(4)得出步骤(1)、(2)和(3)在第m点在第i次冲击时总变形、弹性变形和塑性变形值的均值。

进一步的，在步骤(1)中，在初始状态的前提下，对各个冲击点进行单独动力学分析。

进一步的，在步骤(2)中，采用冲击载荷之间设置加载间隔的方式来实现间断式动力学分析。

进一步的，在步骤(2)中，各个冲击点的计算先后进行。