对LS-DYNA中混凝土HJC模型的探讨

有限元动力分析软件LS-DYNA中的HJC混凝土模型（Holmquist-Johnson-Cook）,充分考虑了混凝土的应变效应、材料损伤,以及静水压力对屈服应力的影响.所以,近些年来在模拟冲击荷载和侵彻等方面得到了广泛应用;但对其在爆炸荷载作用下结构动力分析的能力却研究不足.本文介绍了HJC混凝土材料模型的基本原理及建立模型模拟真实实验,并将软件计算结果与实验数据进行了对比.结果表明,HJC混凝土模型能很好地模拟钢筋混凝土构件在爆炸荷载作用下的动力响应.     

高强钢筋混凝土板抗接触爆炸破坏形态分析

用分离式钢筋混凝土模型建模,利用ANSYS/LS-DYNA软件对高强钢筋混凝土板抗接触爆炸破坏形态进行数值模拟,其中钢筋采用随动硬化模型,混凝土采用HJC模型。结果表明:高强钢筋及其配筋率、钢筋布置方式对爆炸成坑的尺寸和震塌破坏程度有一定的影响,配筋率越大,钢筋间距越小,钢筋强度越高,震塌破坏的面积越小。通过与试验结果对比,数值分析与试验结果比较吻合。     

TNT模型对LNG储罐蒸气云爆炸模拟分析

通过分析比较目前主要的蒸气云爆炸模型,选择TNT模型用于计算LNG储罐蒸气云爆炸事故后果,得出冲击波伤害半径,将所得结果与安元软件和PHAST软件的模拟结果对比,得出安元软件的计算模型。     

LS-DYNA软件开展爆炸冲击波计算时需考虑的问题

针对LS-DYNA软件模拟空气中爆炸冲击波的传播过程时边界条件设置对计算结果的影响,验证了采用部分建模的方法对具有对称性的模型进行数值模拟的可行性;研究了无反射边界面对冲击波超压值的影响;提出把计算区域厚度与炸药厚度之比d作为判断三维模拟时模型厚度合理性的标准,并指出在进行冲击波三维数值模拟时d应大于2。     

基于聚能随进技术的冰凌爆破数值模拟及试验研究

基于聚能随进破冰器及LS-DYNA数值模拟技术,研究了给定量炸药在水下不同装药深度爆炸时水体表面20 cm厚的冰体的破坏特征,分析了冰面、冰内爆炸与冰下爆炸的结果,可知冰下爆炸的效果要比冰面及冰内爆炸的效果好得多,并将数值模拟结果与现场试验结果进行了对比,验证了数值模拟的可靠性.研究结果对基于聚能随进技术的破冰器材的型号研发系列化有很好的指导意义.     

爆炸载荷模型在爆炸容器强度设计中的应用

为了寻求一种针对密闭爆炸容器在爆炸载荷作用下的动力响应进行快速、准确的仿真方法,应用LS-DYNA中提供的爆炸载荷模型LOAD_BLAST,模拟在球形密闭容器内炸药爆炸时的加载过程,得到了特定容器的几个特征点的等效应力时程曲线和不同时刻的应力变化云图,所得结果与工程算法所得结果比较偏差较小.该载荷模型相对流固耦合方法网...     

爆炸荷载作用下部分埋置结构响应的数值模拟方法

为了比较不同的数值模拟方法进行动力响应分析的优缺点,采用爆腔内壁施加经验压力和高爆炸药材料模型(ALE算法)模拟爆炸荷载,分析了部分埋置结构的动力响应．结果表明:爆腔内壁施加经验压力时程模拟爆炸荷载的方法与Lagrangian算法模拟爆炸荷载的方法所得的数值结果相近,但其计算精度低于ALE算法, Lagrangian算法和ALE算法相比,所需计算工作量较少,爆腔内壁施加经验压力模拟爆炸荷载的方法在实用性上具有一定的优势．     

钢管混凝土柱对爆炸冲击波影响的数值模拟研究

通过LS-DYNA软件对两种截面的钢管混凝土柱在爆炸荷载下爆炸冲击波的传播过程进行了三维数值模拟。混凝土采用HJC模型,钢管采用了考虑应变率的随动硬化塑形模型,炸药采用TNT炸药,使用LS-DYNA程序中的高能炸药爆轰产物压力-体积关系的JWL状态方程分析了爆炸冲击波的传播过程,得到了在不同比例距离下爆炸冲击波在通过两种截面柱子时超压峰值的衰减及增大规律。     

声固耦合方法在舰船水下爆炸中的应用

文章旨在探讨用声固耦合算法模拟舰船水下爆炸是可行的.该文应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法对舰船几种典型的水下爆炸模型进行了计算和分析,总结和分析了采用声固耦合算法进行水下爆炸数值模拟分析时应注意的方法和技巧,并把部分计算数据和实测数据进行对比分析,结果表明:运用数值分析的手段可以比较真实地模拟舰船水下爆炸的实际,计算结果与实测数据基本吻合,可以满足工程要求.对与水下爆炸相关的工程计算有一定参考价值.     

水下爆炸三维数值模拟特征参量敏感性分析

为探究水下爆炸三维数值模拟时网格尺寸和计算水域大小对计算精度的影响,并给出可平衡三维水下爆炸数值模拟精度与效率的参数设置,基于LS-DYNA水下爆炸三维自由场计算模型,以水下爆炸冲击波峰值、气泡脉动特性以及水域运动特性为衡量指标,在50～300 kg炸药爆炸质量下,分别分析了网格尺寸、水域大小对数值模拟精度的影响。研究结果表明：网格尺寸不大于1倍装药半径、炸药中心点到水域边界距离不小于4倍气泡最大膨胀半径时,软件可较为准确地模拟水下爆炸冲击波及第1次气泡脉动全过程。综合考虑计算精度与计算效率,建议进行水下爆炸数值模拟时,网格尺寸不大于1倍装药半径、炸药中心到水域边界距离不小于4倍气泡最大膨胀半径。     

舰船防护结构穿甲后爆炸的数值仿真分析

为了研究冲击爆炸作用下舰船防护结构的破坏情况,将该结构简化为多层板架结构,借助于有限元程序LS-DYNA中的ALE算法,同时考虑穿甲和爆炸的作用,对其在穿甲后爆炸荷载作用下的非线性动态响应过程进行仿真分析,描述了钢板的破口形状、破口半径及板上单元等效应力随时间变化的情况,并与舷外接触爆炸对结构的破坏情况进行比较.结果表明穿甲后爆炸能对舰体内部造成破坏,因此它是一种比较理想的反舰攻击方式.     

水下爆炸时舰船冲击环境与冲击因子的关系

对舰船在遭受典型武器命中后的冲击环境及冲击因子的研究,是考核舰船生命力问题的重要组成部分．为了提高舰船的抗冲击性能,结合大型有限元动力分析软件LSDYNA对某型舰进行了数值仿真实验研究,计算了典型武器的攻击对全船的加速度的响应,并给出了冲击响应(加速度)的统计规律以及对冲击因子进行了分析．数据分析表明：冲击响应(加速度)峰值基本上符合Weibull分布,并且炸药当量的变化以及爆炸位置的不同对冲击响应会产生不同的影响．这对于整个舰船的生命力研究有着重要的意义．     

双层壳结构抗冲击性能仿真研究

对潜艇结构冲击响应(加速度)的分析可以评价结构的抗冲击能力并为提高结构抗冲击性能提供依据.以某潜艇的结构和型线为基础,利用大型有限元计算软件ANSYS/LS DYNA计算了双层壳结构在改变外层壳体(简称外壳)及内层壳体(简称内壳)的厚度时的冲击环境,分析了双层壳结构在不同工况下的冲击响应,讨论了外壳和内壳对双层壳结构冲击环境的影响.通过数据分析表明:在改变外壳及内壳板厚的情况下,外壳及内壳的冲击响应(加速度)近似服从威布尔分布,内部结构的冲击响应近似服从正态分布;在同一冲击因子下,改变外壳板厚和内壳板厚对结构各部分的冲击响应影响不同.这对于潜艇的抗爆炸抗冲击分析及合理的结构形式具有重要意义.     

损伤光面层爆破参数确定及数值分析

应用动力有限元ANSYS／LS-DYNA程序，建立岩体二维弹塑性模型，对不考虑损伤和考虑损伤的光面爆破过程进行了数值模拟，并比较2种模型最大有效应力随距离的变化关系。结果表明：在孔壁压力、孔径和抵抗线不变的条件下，考虑损伤影响时可适当加大光面爆破的炮孔间距；在孔壁压力、孔径和孔距不变的条件下，可适当加大光面爆破的抵抗线。通过现场爆破试验，考虑爆破损伤效应模型得到了较好的验证。     

空间高度对球面网壳结构内爆炸响应的影响

基于修正后的Johnson-Cook材料模型,应用ANSYS/LS-DYNA建立K8型单层球面网壳计算模型,对内爆炸下不同空间高度的结构爆炸响应进行计算和分析。首先,分析结构内爆炸冲击波传播规律,验证模型参数选取的可行性;其次,讨论内爆炸作用下球面网壳的动力响应,对比分析不同本构模型对爆炸响应的影响;最后,定义下部支承结构所围体积占结构所围总体积的比值为空间高度系数,讨论空间高度系数对墙面未开洞和墙面开洞球面网壳动力响应的影响。结果表明,爆炸冲击波在球面网壳结构角部有汇聚效应,与反射冲击波共同作用,严重影响球面网壳结构的动力响应;对于墙面未开洞的球面网壳,爆炸响应受反射冲击波影响较大;对于墙面开洞的球面网壳,爆炸响应受空间高度系数影响较大。基于研究结果给出了球面网壳结构在内爆炸下防爆和抗爆设计的合理空间高度系数建议值。     

框架结构在制导爆炸荷载作用下的毁伤效应

为了研究精确制导武器对框架结构的毁伤效应和破坏规律。基于ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元程序理论,考虑炸药、空气及其与结构的耦合作用,采用适合于处理大变形问题的ALE流固耦合算法,建立了框架结构整体的数值计算模型。对导弹爆炸荷载作用下框架结构的爆炸破坏过程进行了数值模拟,其结果较好地反映了爆炸毁伤作用过程。对框架整体的毁伤效应进行了分析,得到结构毁伤破坏规律;研究了毁伤效应对炸药量、起爆点位置以及结构延性等因素的敏感性,其中爆点位置是影响结构毁伤程度最敏感的因素。研究结果可为建筑物毁伤效应评价准则的建立提供一定的支持。     

盾构隧道管片接头在内爆炸作用下的动力反应

为了研究盾构隧道管片接头在内爆炸作用下的动力反应特点,基于显式动力分析软件LS-DYNA程序,以典型地铁区间盾构隧道为例,建立了考虑管片-管片、管片-螺栓及管片与周围土体界面接触效应的三维计算模型,研究了盾构隧道在内爆炸冲击荷载作用下的破坏机理,揭示了管片和连接螺栓的破坏特征。计算结果表明,提高连接螺栓强度和延性可改善盾构隧道的抗爆特性。     

Study on dynamic response of multi-body structure under explosive driving

In this study, a complex multi-body structure was proposed, and the mechanism for the dynamic response of the structure under explosive driving was investigated by using the Lagrange equations of the second kind. An initial value subject to explosion loading was analyzed to develop the theoretical model of the dynamic response, and the centroid trajectory of three different structural shapes was solved. To verify the accuracy of the theoretical model, numerical simulation via finite element analysis within LS-DYNA and a dynamic experiment were conducted, and the consistent dynamic response process of the multi-body structure was obtained. In addition, the dynamic response time of the multi-body structure under different explosion loading conditions was calculated by the theoretical model, numerical simulation, and experimental investigation. It was found that the increased opening charge mass reduces the dynamic response time.     

碳纤维加固RC柱的爆炸动力响应分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件对爆炸荷载作用下碳纤维加固RC柱进行了非线性有限元模拟分析,研究了不同加固层数、加固方式、轴压比等对其抗爆性能的影响,分析结果对实际工程具有一定得指导意义,可以作为为今后加固设计提供了初步依据.     

Numerical Simulation on Explosion in Double-Layer Medium of Concrete and Soil

The numerical simulation on explosion in concrete and soil is performed by using the three-dimension finite element code LS-DYNA, into which a continuum damage model which can well describe the fracture of concrete is implemented. As a consequence, wave propagation and attenuation in concrete and on soil-concrete interface are obtained respectively. Moreover, the damage regions of concrete at different thicknesses of soil （TOS） and depths of charge （DOC） are procured. The existent soil reduces damage region of concrete. Numerical results provide reference for design of warhead and protective structure and blasting.