MSC Dytran & Patran:用于爆炸分析的高效软件组合

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在国防策略的引导下,如何安全地储存和维护导弹成为了当前最主要的任务。回顾冷战期间,苏联和美国因为军备竞赛而进行了大量导弹发射试验,但同时也发生了很多导弹发射和维护事故。其中最严重的事件发生在1984年5月13日,苏联北方舰队中储存的2/3舰对空和舰对舰导弹遭遇重大爆炸,导致北方舰队战斗力受到了空前的破坏。这起事件使美国和苏联在导弹储藏和事故原因分析方面积累了大量的技术和经验。随着国家经济的不断发展,国防科技工作受到了越来越多的重视,导弹事故原因分析也成为了科研人员关注的重要议题。

为了保障导弹的储存和维护安全,当今科技已经开发出了许多可靠的解决方案。在这些方案中,数值模拟软件成为了不可或缺的工具之一。例如,当我们研究导弹固体发动机的燃烧和爆炸问题时,科学家们会研究导弹固体燃料的燃烧性质、燃烧时钝化涂层的剥落和固体燃料物理化学反应等方面的问题。为了解决这些问题,科学家们使用了多物理场仿真软件MSC Dytran,通过数值模拟建模和计算等方式,对导弹固体燃料的燃烧和爆炸过程进行了模拟。这种方法使得科学家们能够高精度模拟导弹的爆炸场景,并得到大量有益的数据用于解决更多相关问题。

MSC. Dytran软件简介及应用

MSC. Dytran是MSC. Software公司的重要产品之一,用于解决高速非线性动力和流固耦合问题的数值仿真。该软件将MSC.Dyna和MSC.PICES 3D集成于一体,使用拉格朗日和欧拉算法相结合的方式,成功模拟了非常复杂的流固耦合问题,极大地提高了大型商用软件的仿真能力。后续版本不断升级,在单元库、数据结构和前后处理等方面已经与MSC.Nastran实现了全面一致,是MSC公司提倡的虚拟产品开发VPD整体环境中不可或缺的组成部分。

 

MSC. Dytran采用显式积分法,可以处理包含大变形和复杂动态边界条件的问题,特别适合于高度非线性和短暂动力学过程的分析。该软件包含拉格朗日求解器和欧拉求解器,可以模拟结构变形与流体流动,同时还可以进行耦合,实现流体和结构的相互作用,形成准确而独特的流固耦合技术。在材料模型方面,MSC.Dytran提供了各种模型,能够模拟从金属到非金属(包括土壤、塑料、橡胶等)再到复合材料的行为模式,包括但不限于线弹性、屈服、状态方程、破坏、剥离、爆炸和燃烧等多个方面。

 

目前MSC. Dytran典型的应用领域包括以下几方面:

爆炸与冲击,如水下爆炸、地下爆炸、容器中爆炸对结构的影响及破坏;

 

 
水下/空中弹体发射过程,机弹相容性,火炮制推器模拟动态仿真;
高速、超高速穿甲,如飞弹打击或穿透靶体(单个或复合靶体)及侵彻过程等;
结构的适撞性分析,如汽车、飞机、火车、轮船等运输工具的碰撞分析,船体搁浅、飞机着路、飞机水面迫降、鸟体撞击飞机结构、航空发动机包容性、汽车轮胎受 冲击、饮料瓶罐受载分析等;

 

 
金属弹、塑性大变形成型,如银金冲压成型、三维锻造成型等;
跌落试验;
流体动力分析,如储液容器晃动分析,液压缓冲器性能分析,油箱注油;

 

 

 
安全防护分析,如安全头盔设计,安全气囊膨胀分析以及汽车一气囊一人体三者结合在汽车碰撞过程中的响应,飞行器安全性分析(飞行器坠毁、气囊着陆等);
轮胎在积水路面排水性和动平衡分析;
高速列车行驶的轮、轨动力学,高速列车穿隧道的冲击波响应,车辆过桥的动态响应;

 

MSC.Patran是集成的并行框架式有限元前后处理及分析仿真平台。设计者可以方便地根据自己的需求进行多学科的工程分析和数据交换。

 

MSC.Patran的主要特点如下:

符合CAE流程的用户界面;
极好的兼容性、开放性;
强大的客户化定制功能(PCL语言);
CAD模型的直接访问技术(DGA);
高级面网格剖分功能,可在复杂的带有缺陷的曲面上快速生成高质量的面网格,并提供方便的用户可控性;
支持多个CAE求解器;
独特的复合材料建模工具LAMINATE MODELER;
独特的变量场技术;
不同硬件平台和操作系统下数据库兼容;
大模型快速图形操作 

相关软件
Dytran 是一种显式有限元分析 (FEA) 解决方案,用于模拟冲击和碰撞等瞬态事件,并分析结构在这些事件中经历的复杂非线性行为。Dytran能够研究结构设计的完整性,以确保最终产品更有可能满足客户的安全性、可靠性和法规要求。Dytran
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