[发明专利]一种弹体菱形刻槽有限元网格建模的方法

说明书

本发明提供了一种弹体菱形刻槽有限元网格建模的方法，利用节点构造菱形六面体网格，补齐弹体网格前端面和后端面完成网格划分，然后根据菱形刻槽单元的边长、角度和深度分别沿周向和径向删除网格完成刻槽。本发明能够实现不同几何特征的弹体菱形刻槽有限元网格建模，方法简便且效率高。

技术领域

本发明涉及弹药技术领域，具体涉及一种弹体菱形刻槽有限元网格建模的方法。

背景技术

弹体刻槽是在弹体的内、外表面运用机械加工或其他方法加工出沟槽，利用沟槽形成的应力集中区控制弹体按设计的网格系统破碎成预定大小和形状的破片。菱形刻槽是指刻槽的网格形状为菱形。在进行弹体菱形刻槽设计时，需要对菱形刻槽的弹体在爆轰加载下能否破碎成预定大小和形状的破片进行计算。通过建立弹体菱形刻槽的有限元模型进行破片成形分析，可直观的获取在爆轰加载下菱形刻槽弹体的破碎情况。然而，由于弹体菱形刻槽的几何形状较为复杂，利用商业建模软件实现弹体菱形刻槽的有限元网格的建立非常耗时。首先建立菱形刻槽弹体的三维模型，然后导入有限元软件进行网格划分，一般采用四面体网格划分，精度不高；若采用六面体网格，需要先对其中一个刻槽进行划分，然后镜像复制到其他刻槽，但是如果每个刻槽的角度不同，就不能直接镜像，还需要重新划分，步骤繁琐。另外，如需改变刻槽特征尺寸，则需要重新划分有限元网格，建模上大量的重复操作既繁琐又易出错，严重影响设计效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种弹体菱形刻槽有限元网格建模的方法，能够实现不同几何特征的弹体菱形刻槽有限元网格建模，方法简便且效率高。

本发明的具体实施方式如下：

一种弹体菱形刻槽有限元网格建模的方法，包括以下步骤：

步骤一、利用节点构造菱形六面体网格进行弹体网格划分；

步骤二、补齐弹体网格前端面和后端面；

步骤三、根据菱形刻槽单元的边长、角度和深度分别沿周向和径向删除网格完成刻槽；

步骤四、根据有限元软件的格式要求输出网格的节点和单元信息。

进一步地，所述步骤一的具体方法为：

步骤101、计算柱坐标系下周向和轴向的剖分数，并设定径向的剖分数；

步骤102、根据所述周向、轴向和径向的剖分数生成体节点；

步骤103、沿周向移动节点，使原同一轴向的节点移动后的连线与轴线呈刻槽角度的一半；

步骤104、根据刻槽深度、弹体厚度及径向剖分数确定径向刻槽的网格区域；

步骤105、径向移动节点使槽底节点和刻槽深度一致；

步骤106、利用节点构造菱形单元，得到菱形六面体网格。

进一步地，所述步骤二的具体方法为：

步骤201、通过复制轴向的起始端两列和结束端两列节点，然后沿轴向正、反两个方向移动得到前端面节点和后端面节点；

步骤202、由节点构造前端单元和后端单元。

进一步地，所述步骤201的移动方法为：

起始端的第一列和结束端的最后一列移动距离取L/2N_z，起始端第二列和结束端的第二列取3L/2N_z，确保移动后的节点轴向的坐标均相同，L为弹体长度，N_z为轴向剖分数。

有益效果：