Jos laskenallis-tekninen nyhräys ei kiinnosta, niin tämä viesti kannattaa ohittaa. Viesti ei vie MiKu:a yhtään eteenpäin.Käytetäänkö simulaatioissa pääosin solid-elementtejä (HEXA8/10)? Vai voidaan käyttää kuorielementtejä kuten QEPH (5 ntegrointipistettä paksuuden yli vs Belytschko-elementit)? Johnson-Cook -materiaalimalli taitaa olla tavallisin?
Jos koko vaunua lasketaan vaikkapa miinaräjähdyksen painetta (eksplisiittinen aikaintegrointi) vastaan tai ajorasituksia (implisiittinen aikaintegrointi, se tutumpi ja peruskursseilla opittu) simuloidaan, niin eikös se ole kuoriongelma? 3-D solideja pitäisi olla levyn paksuussuunnassa joku määrä ( >2 arvelen kentässä) vähintää ja nurkka-alueilla enemmän, joten mallista tulee helposti (liian) suuri.
Hitsaussaumoja putkipalkeille laskettaessa pitäisi käyttää vähintään 4 elementtiä seinämän paksuussuunnassa (en muista, olivatko välisolmullisia), jotta saa muodonmuutokset ja jännitykset oikein esim. hot-spot väsymisanalyysia ajatellen. Tämä oli kanadalaisen professorin / tohtorin ohje (Glinka) takavuosina jossakin esittelytilaisuudessa kertomana (yli 10 v:n takaa, muistelen). Lappeenrantalaiset (LTY/LUT) tietävät hitsauksen lujuusopillisesta mallinnuksesta paljon ja heidän opinnäytteistä voi löytyä apua elementtijaon tiheyden arviointiin "normaalissa koneenrakennuksessa".
Itse voi testata, kuinka monta elementtiä (tai oikeastaan solmuja/vapausasteita) tarvitaan paksuussuunnassa, jotta 3-D elementillä saa oikeat tulokset palkille ja laatalle, joista jälkimmäinen voi yllättää, jos laskee pari yksinkertaista taulukkotapausta, joihin löytyy käsikirjoista analyyttiset kaavat. Laatassa kannattaa tarkastaa erityisesti tapaukset, joissa se on tuettu kaikilta reunoilta (vähintään siirtymät lukittu, kiertymätkin voi kokeilla) lineaarisena (pienet siirtymät=käsikirjatapaus) ja epälineaarisena (suuret siirtymät). Kun laatan käsikirjaratkaisuun pääsee FEM:lla lineaarisessa tapauksissa, niin sitten voi siirtyä todellisen tehtävän ratkaisun yrittämiseen. Tietysti ohjelmamanuaaleissa voi löytyä testiesimerkkejä, joissa on vertailtu tuloksia analyyttisiin tuoksiin (verification manual(s)).
Jos lasketaan luodin läpäisyä levyyn (eksplisiittinen aikaintegrointi), niin kohtisuorasti (kulma 90, Nato 0) se on pyörähdyssymmetrinen 2-D tehtävä. Riippuu ohjelmasta, miten määrätään tasotehtävän elementit pyörähdyssymmetriseksi. Joku parametri asetetaan elementille tai valitaan oma elementtinsä. Ansyksessa oli muistaakseni [1) tasojännitystila (levy ja kuormitukset tasossa), 2a) tasomuodonmuutostila (yksi pääsuunta venymä = 0 tai 2b) yleisemmin yksi venymä=vakio eli se suunta jota ei mallinneta) ja 3) pyörähdyssymmetrinen tapaus] kaikki kolme (tai neljä) tapausta samoilla tasoneliöelementeillä elementin parametria vaihtaen.
Jos iskukulma on vino, niin sitäkin voi simuloida tasomuodonmuutostilan 2-D tapauksena (2a/2b), jolloin ammus ja maalit ovat äärettömän pitkiä levyjä tasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa. Sillä saa ihan hyviä tuloksia, ehkä. Tähän löytyy apua / vertailuja iskudynamiikan kirjallisuudesta / raporteista.
Todellisuudessa vino läpäisy on 3-D tehtävä, joten jos geometria on toden mukainen (pyöreä tanko ammuksena ammutaan levyyn vinosti), niin 3 D elementtiä pitää käyttää. Eksplisiittisissä tapauksissa (ainakin läpäisyt) elementtinä on tapana käyttää lineaarisen kuvauksen elementtejä, mutta tiheästi (paljon). Puhtaasti eksplisiittisissä ohjelmissa ei muistaakseni muita kuin lineaarisen kuvauksen elementtejä (nurkkasolmuisia) ollutkaan ja aika vähin integrointipisteinkin (vain 1 tyypillisesti). Vaurioituminen läpäisyssä on usein kapealla leikkausmuodonmuutosvyöhykkeellä ~ammuksen halkaisijan kehällä. Jos järkeviä tuloksia haluaa, niin siellä pitää olla paljon (tiheästi) elementtejä. Perinteisesti usealla verkon tiheydellä lasketuista tuloksista tarkastellaan tuloksien muutoksia ja kun muutokset rauhoittuvat, niin verkko on ehkä riittävän tiheä (tai liian harva).
EDIT: Materiaalimallina on käytettävä sitä (tai niitä), johon löytyy luotettavat parametrit. Tämä on yksi läpäisysimulointien kompastuskivistä ja sen vuoksi pitäisi olla mahdollisuus tehdä "nopeita" materiaalikokeita sekä erityisesti koeammuntoja / räjäytyksiä hyvin varustelluin mittalaittein instrumentoituna. Ei taida kovin montaa ammuntakokeiden tekijää / paikkaa Suomesta löytyä puolustusvoimien ulkopuolelta. Pelkästään laskien ei tiedä ovatko tulokset järkeviä. Pelkistä koeammunnoista ei saa mittauksin tarpeeksi tietoa, tyypillisesti vain meni läpi / ei mennyt läpi ja läpäisyreiän muodon/mitat.
TTY:lla (Tampereen yliopisto/tekniikan yksikkö) materiaalitekniikan laitoksella tutkivat nopeaa muodonmuutosta ja heillä on hengissä Split-Hopkinson -Bar mittalaitteisto. Heiltä löytyy joitakin aiheen julkaisuja, mutta tuskin panssarointi- / läpäisytarkoituksiin. EDIT loppu.
Ohessa viite läpäisyjen laskennan periaatteisiin ajalta, jolloin laskentaresurssien vuoksi tietämättömyyttään ei voinut kätkeä värikuvien tai värianimaatioiden taakse. Niitähän ohjelmista saa, vaikkei laskenta edes konverkoisikaan: "Täytyyhän sen olla oikein, kun se on tietokoneella laskettu".
Defense Technical Information Center
apps.dtic.mil
Raportia silmäilemällä huomannee, että luodin läpäisy (Rapsan kuva Figure 1 / 6 vaurioitumismuotoa ) ja hydrodynaaminen "pitkä" läpäisy (nuoli, ontelo ja EFP) ovat ehkä eri asioita. Valitettavasti jälkimmäisestä ei rapsassa ole kuvaa muuta kuin polttoainetankin läpäisystä (Figure 9), mutta likimain samalta se näyttäisi, vaikka polttoaineen tilalla olisi kiinteää ainetta (panssaria): "Tietokoneella laskettu" pätee, tähän kommenttiin oikein hyvin.
Sama tekijä on kirjoittanut muutamia kirjoja, joista ainakin "Impact Dynamics" kirjaan kannattaisi tutustua.
Toinen, hieman hankalampi ensilukemiseksi, mutta paljon kattavampi kirja löytyy näköjään ilmais-pdf:nä:
https://vdoc.pub/download/high-velocity-impact-dynamics-46lau80psv80
(lataus ei minulla nyt onnistunut, mutta jos vaikka teillä muilla onnistuu tai sitten toisesta lähteestä voi yrittää, jos kiinnostaa.)
Yleisesti ottaen Jonas Zukasin kirjoja ja rapsoja kannattaa lukea, jos läpäisyn teknis-tieteellinen teoria, laskenta jne kiinnostavat. Ne ovat kohtuullisen hyvin ja selkeästi kirjoitettuja näin heikon englannin taitajankin luettavaksi kuten itse olen. Parin kirjan lukemisen jälkeen ehkä ymmärtää teknisesti seikkoja, joita aseiden, ampumatarvikkeiden ja suojarakenteiden/panssaroitujen ajoneuvojen suunnittelija on mahdollisesti pohtinut ja rakenteessaan toteuttanut. Mutta kyllä tämä harrastuksena on aika typerää.....
Menestystä simulointeihin.
Tämä on Forumin yleisen linjan kannalta off-topicia, mutta kun viestissä kysyttiin, niin yritin vastata.
EDIT: Lisätty materiaalimalli-asia.
Viimeksi muokattu: