Программа LS-DYNA широко применяется при моделировании и расчетах удара и разрушения.

Данная программа широко используется для исследования расчетов технологических процессов динамики деформирования и разрушения пластин при высокоскоростном нагружении ударника со сложной структурой, например, при исследовании пробивании бронежилета или взрыва [1].

При этом бронепластина может быть исследована как в лагранжевой, так и эйлеровой формулировке; оболочка и сердечник пули, а также начальный объем может быть задана эйлеровой формулировкой.

Еще одно направление использование программы LS-DYNA в моделировании проникновения в бетон стальных снарядов [2]. Анализ данных моделирования, сравнение с аналитическими данными показывает хорошую корреляцию значений. В данном случае оценивалась способность выбранной модели бетона предсказать глубину проникновения или остаточную скорость снаряда. Для моделирования бетона использовался стандартный материал 72 “ Concerte Damage ”, при этом использовалось лагранжевое решение вместе с численным разрушением, основанным на касательной деформации разрушения.

LS-DYNA применялась для оценки безопасности плавательных судов новой конструкции, в частности судна, корпус которого состоял из высокоплотного полиэтилена [3]. В программе проводилось структурно-жидкостное моделирование воды и корпуса лодки, исследовался удар корпуса о воду. Лодка соударялась с водой под разными углами и высотой волны, также был выполнен и модальный анализ. Моделирование показало реалистичные форму волн. Результаты моделирования позволили выявить критические зоны лодки. После изменения конструкции расчет был повторен. Результаты показали, что пластиковая лодка может выдерживать однометровые волны со скоростью 40 узлов без разрушения, в то время как стекловолоконный корпус может выдержать волны со скоростью лишь 30 узлов. Таким образом, моделирование подтвердило возможность применения нового материала - полиэтилена высокой плотности для корпуса лодки.

Другое распространенное применение программы LS-DYNA при моделировании падения (drop-test) различных конструкций, начиная от сотовых телефонов [4] и заканчивая корпусами летательных аппаратов. Моделирование на удар позволяет выявить возможности разрушения конструкции при исходных параметрах, а также места разрушения. Использование этой информации позволит конструкторам создать более надежные и более устойчивые к удару аппараты.

Программа LS-DYNA позволяет исследовать бронежилеты различной структуры, в том числе со слоистыми тканевыми пластинами при локальном нагружении [5], например от пули. Кроме того, к подобным видам исследования могут быть отнесены и такие задачи как удар гравием фюзеляжа самолета при взлете или посадке, удар гравием по корпусу автомобиля на дороге и др.

При исследовании тканевых бронежилетов может исследоваться как точечный, так и поперечный удар телом заданной формы по гибкой нити, удар телом известной формы по ортотропным пластинам и оболочек конечных размеров, многослойных ортотропным пластин и оболочек конечных размеров и др.

Среди используемых параметров в программе ls - dyna можно отметить следующие: тканевые нити могут быть смоделированы оболочными элементами с формулировкой Belichko _ wonga _ changa , для нитей может быть использован материал * mat _ enhangeb _ composite _ damage , который позволяет задавать ортотропные механические свойства нитей, учитывать разрушение и др.

Другое применение программы - в исследовании высокоскоростного проникновения для 3 D разрушаемых моделях алюминия, например, при разрушении лопатки двигателя самолета [6]. Данная тематика является весьма актуальной, поскольку безопасность полетов самолета в большой мере зависит от противоаварийных проектов, только после реалистичной оценки повреждения.

Программа LS-DYNA позволяет моделировать воздействие между лопатками двигателя и другими предметами. Программа имеет большую базу данных для моделирования с применением различных критериев разрушения, что позволяет проводить множество различных испытаний.

Программа LS-DYNA может применяется и для получения характеристики параметров осколочных полей [7] для моделирования взрывного метания осколочных оболочек, когда необходимо получить данные параметров осколочного поля, плотность и скорость осколков по эквитариальных и меридиальных углах.

Одно из распространенных применений программы LS-DYNA в авиационных приложениях - моделирование процесса столкновения птицы с лопатками самолета [8].

Для данного исследования могут использоваться различные методы: лагранжевый, ALE и SPH методы. Сравнение всех трех методов с аналитическим решением показало расхождение всего 7%. Процесс удара птицы может быть разделен на 3 отдельные задачи: фронтальное проникновение на твердую плоскую пластину, нулевое проникновение и проникновение под углом 30 градусов. Модель птицы может моделироваться в виде цилиндра. Все три варианта могут быть проанализированы и выбран оптимальный вариант моделирования и наиболее критичный с точки зрения повреждения лопаток двигателя самолета .

Другое направление применения программы LS-DYNA - использование ее в математическом моделировании падения астероида в океан [9]. В данном случае были заданы математические модели материалов грунта, астероида и воды. При этом грунт и астероид были определены гидродинамической моделью материала *mat_elastic_plastic_hydro с билинейной зависимостью между интенсивностью напряжения и интенсивностью пластических деформации, а также использовалось уравнения Грюнайзена – зависимость изменения объема от давления. Для воды была использована модель материала NULL с зависимости изменения объема от давления (уравнения Грюнайзена) с учетом вязкости. Текучая среда рассматривалась на неподвижной сетке в ALE формулировке, а астероид и грунт на деформируемой сетке с применением лагранжевой формулировки.

Задача решалась с применением явного метода интегрирования. Анализ решения, выполненного в программе LS-DYNA , показал хорошее согласование с другими программами, в том числе по таким параметрам как первоначальная высота волны, горизонтальной компоненты скорости движения волны, радиуса водяной каверны и др.

1. Сапожников С.Б., Форенталь М.В. Динамика деформирования и разрушения пластин при высокоскоростном нагружении ударниками со сложной структурой // 2-я Всероссийская конференция пользователей LS-DYNA , 7-8 октября, 2010, Дальняя дача, Россия.

2 . Numerical simulations of penetration and perforation of high performance concrete with 75mm steel projectile. Weapons and Protection Division SE-147 25 TUMBA .

3. Drop Test into Water and Wave Impact Simulations of a Novel 7-Meter Plastic Boat with LS-DYNA. Martin Vezina, Arash Firoozrai, SimuTech Group Inc. 550 Chemin du Golf, suite 100 Verdun ( Quebec ), Canada H3E 1A8.

4. Comparison of ANSYS and LS-DYNA for Performing Drop Test Simulation. Rich Bothmann Analysis Services Division Manager IMPACT Engineering Solutions. 2007 - IMPACT Engineering Solutions, Inc.

5. Сапожников С.Б., Долганина Н.Ю. Деформирование и разрушение слоистых тканевых пластин при локальном ударе // 2-я Всероссийская конференция пользователей LS-DYNA , 7-8 октября, 2010, Дальняя дача, Россия.

6. Paul Du Bois, Murat Buyuk, Jeanne He, Steve Kan . Development, implementation and Validation of 3-D Failure Model for Aluminium 2024 for High Speed Impact Applications // 2nd Russian LS-DYNA Users Conference October 7-8, 2010 Dalnaya Dacha, Russia.

7. Комлева Н.В., Лыткин Н.В., Орлов А.Г. Проблемно-ориентированное приложение к постпроцессору ls-dyna для получения характеристических параметров осколочных полей // 2-я Всероссийская конференция пользователей LS-DYNA , 7-8 октября, 2010, Дальняя дача, Россия.

8. Robust bird-strike modeling using ls-dyna. Carlos alberto huertas-ortecho. University of puerto rico mayaguez campus 2006 .

9. Минаев И.В., Абрамов А.В., Войкина О.В. и др. Математическое моделирование падения астероида в океан // 2-я Всероссийская конференция пользователей LS-DYNA , 7-8 октября, 2010, Дальняя дача, Россия.