[发明专利]一种基于LS-Dyna的飞网-目标物碰撞动力学分析方法

摘要

本发明涉及一种基于LS‑Dyna的飞网‑目标物碰撞动力学分析方法，利用非线性有限元分析软件ANSYS/LS‑Dyna进行飞网‑目标物这种典型的刚柔碰撞动力学分析，在LS‑Dyna中建立飞网‑目标物碰撞动力学模型；在MATLAB中对LS‑Dyna的计算结果进行数据处理；根据处理后的数据分析飞网‑目标物碰撞过程的特性。与现有技术相比：相较于传统的理论分析方法来说更为简单，对于由多智能体携带的飞网来说也能对多智能体进行更好的控制，以完成相应的任务。通过ANSYS/LS‑Dyna建立的飞网‑目标物碰撞动力学仿真模型，也可以对传统的刚柔碰撞理论进行相关验证。

主权项

1.一种基于LS‑Dyna的飞网‑目标物碰撞动力学分析方法，其特征在于步骤如下：步骤1、在LS‑Dyna中建立飞网‑目标物碰撞动力学模型：1.1)打开LS‑Dyna软件，在主菜单的preprocessor工具栏中选择增加单元类型，设置实参数和材料参数；1.2)绘制飞网的三维模型：在主菜单的modeling工具栏中选择创建点，点数为11*11，再次选择modeling工具栏中的创建直线命令，将相邻点连接成直线，构成飞网的外形；绘制角质量块的三维模型：在主菜单的modeling工具栏中使用创建体命令，选择要创建的为球体；绘制目标物的三维模型：在主菜单的modeling工具栏中使用创建体命令，选择要创建的为圆柱体，且轴线垂直于飞网初始节点所在平面；1.3)对角质量块和目标物进行网格划分：在主菜单的modeling工具栏中使用meshing命令，选择要划分的网格类型为自由网格，对象为四个角质量块，网格单元为四面体；再次使用meshing命令，选择要划分的网格类型为映射网格，对象为目标物，网格单元为六面体；1.4)设置飞网‑目标物碰撞动力学仿真的接触类型及定解条件：在主菜单的preprocessor工具栏中选择LS‑Dyna Option命令，打开接触定义对话框，设置接触类型为ANTS，对象为飞网与目标物，定义接触的摩擦系数；再次打开接触定义对话框，设置接触类型为ASSC，对象为四个角质量块，定义接触的摩擦系数；在主菜单的Solution工具栏中选择Initial Velocity命令，设定对象为四个角质量块，速度为0.5m/s，方向沿垂直飞网平面指向目标物；1.5)在主菜单的Solution工具栏中选择Write Jobname.k命令，将模型导出成LS‑Dyna求解器能够识别的k文件；打开LS‑Dyna Solver，选择求解文件为生成的k文件，开始求解最终得到3dplot文件；步骤2、在MATLAB中对LS‑Dyna的计算结果进行数据处理：2.1)将LS‑Dyna求解器生成的3dplot文件导入LS‑prepost中，在History工具栏里选择类型为NODE，鼠标点选飞网各节点，保存各节点位置以及中心节点处的速度等相关数据；2.2)在MATLAB中导入各节点位置数据，绘制不同时刻飞网各节点与目标物的空间位置图，连接各相邻节点，得出飞网‑目标物碰撞过程示意图；2.3)提取飞网对角线处各节点的位置数据，在同一张图中分别绘制各节点在某一方向上的位置‑时间图像；2.4)在MATLAB中导入中心节点在飞网前进方向上的速度数据，绘制速度‑时间图像；步骤3、根据处理后的数据分析飞网‑目标物碰撞过程的特性：根据步骤2.2)中所得的飞网‑目标物碰撞过程示意图，能够分析出飞网‑目标物碰撞过程的网型变化，查看飞网是否能将目标物完全包络；根据步骤2.3)中所得的对角线处各节点的位置‑时间图像，能够分析得出飞网‑目标物初始碰撞时间以及对角质量块之间的初始碰撞时间；根据步骤2.4)中所得的飞网中心节点的速度‑时间图像，能够分析得出中心节点与目标物的首次碰撞时间、碰撞过程的速度及其变化趋势。