Walidacja modelu dynamicznego oddziaływania elementu małogabarytowego z przeszkodą

• Autorzy: Panowicz R. , Barnat W. , Kołodziejczyk D. , Sybilski K.

Warianty tytułu

EN

Validation of dynamic model of interaction of small-dimension element with obstacle

• Konferencja: XV Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji, Jurata, 09-13 maja 2011 r.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wstępną weryfikację oddziaływania elementu małogabarytowego w postaci kulki łożyskowej o średnicy 5,55 mm z przeszkodą w postaci tarczy metalowej o grubości 5 mm. Na podstawie tych wyników określono obszar zmian, które powstały w materiale na skutek uderzenia, co umożliwiło uwzględnienie w procesie obliczeniowym jedynie części płyty znajdującej się wokół miejsca uderzenia. W badaniach rozważono przypadek oddziaływania elementu z przegrodą dla prędkości uderzenia kulki wynoszącej 838 m/s. Na początku przeprowadzono badania doświadczalne, a następnie, na ich podstawie, dokonano walidacji modelu numerycznego opisującego zjawisko uderzenia. Trójwymiarowy model numeryczny wykonano w systemie Hyper Mesh [2], a do analiz zjawisk szybkozmiennych użyto nieliniowej metody elementów skończonych zawartej w programie Ls-Dyna [1]. Podczas badań eksperymentalnych oddziaływania elementu małogabarytowego w postaci kulki łożyskowej z płytą określono poziom zniszczenia płyty oraz stopień deformacji kulki łożyskowej. Do opisu własności materiałowych elementów wykorzystano model materiałowy Johnsona–Cook'a oraz model sprężysto-plastyczny z liniowym umocnieniem. Modele te uwzględniają nie tylko wpływ odkształceń na zachowanie się materiału (np. umocnienie odkształceniowe), ale także szybkość odkształceń i ciepła. Uwzględniają one zatem komplet zjawisk zachodzących podczas analizowanego procesu. Na podstawie porównania wyników eksperymentalnych z wynikami analiz numerycznych widać, że uzyskano dobrą zgodność.

EN

The paper presents an initial verification of a small-dimension element in the form of a bearing ball with diameter of 5,55 mm with an obstacle in the form of a metal disc with thickness of 5 mm. Based on these results, there was determined an area of changes which were created in the material as a result of impact. It allowed, during the computation process, taking into account, only a part of the plate located around the site of impact. The studies considered the case of the element with a partition for the ball impact speed of 838 m/s. First, the experimental studies were performed, and then, on their basis, a numerical model describing the phenomenon of impact was validated. A three-dimensional numerical model was carried out using HyperMesh [2], and to analyze fast-changing phenomena of nonlinear finite element contained in Ls-Dyna [1]. During the experimental studies of the small-dimension element in the form of a bearing ball with a plate there were determined the level of plate destruction and the degree of bearing ball deformation. To describe the material properties of components, a Johnson-Cook material model and a plastic-kinematic model with linear strengthening were used. These models take into account not only the influence of deformations on the behavior of the material (such as the strengthening of deformation), but also the rate of deformation and heat. They, therefore, take into account a set of phenomena that occur during the analyzed process. Based on a comparison of the experimental results with the results of numerical analysis it can be noticed that good agreement was obtained.

Słowa kluczowe

PL

model dynamiczny; uderzenie; model numeryczny; model 3D

EN

dynamic model; hit; numerical model; 3D model

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 84, nr 7(CD)
• Strony: 657--662
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Panowicz R.

autor

Barnat W.

autor

Kołodziejczyk D.

autor

Sybilski K.

• Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej Wydziału Mechanicznego Wojskowa Akademia Techniczna

Bibliografia

• [1] Hallquist J.O.: LS-Dyna manual, March 2006.
• [2] www.altair.com: HyperWorks Tutorials.
• [3] Johnson G.R., Lindholm U.S.: Strain-rate effects in metals at large shear strains. Material behavior under high stress and ultrahigh loading rates: Proc. 29th Sagamore Army Mater. Res. Conf. Lake Placid 1982, New York 1983.
• [4] Jach K., Owsik J., Świerczyński R.: Tree dimensional computer model of explosive forming of projectiles. Journal of Technical Physics, 48, 2, 2007, s. 77.
• [5] Jach K., Świerczyński R., Magier M.: Analiza numeryczna procesu penetracji stalowego pancerza przez pocisk podkalibrowy z penetratorem jednorodnym I segmentowym, Biul. WAT, vol. LVII, nr 1, Warszawa 2008.
• [6] Wilkins M.L.: Mechanics of penetration and perforation, Int. J. Engang Sci., vol. 16, 1978, s. 793.
• [7] Jach K.: Komputerowe modelowanie dynamicznych oddziaływań ciał metodą punktów swobodnych, PWN, Warszawa 2001.