时间步长对爆破模拟结果的影响研究

为提高LS-DYNA软件模拟工程爆破时的精度,从理论上改进了确定极限时间步长Δte的方法,结合已有的数据对本方法的合理性进行了验证,并通过实例探讨了时间步长Δt对爆破模拟结果的影响。研究表明:Δte仅与炸药的爆速、炸药最小单元的最小边长以及计算时间步长比例因子有关,在网格划分时,炸药单元不能取过小或过于狭长;Δt对土体中爆炸空腔半径形成的影响不大,而对压力峰值的影响显著,且具有一定的规律性;随着比例距离Z的增加,压力峰值误差呈现由小到大,再由大到小的趋势。当计算区域范围在Z0.5m·kg~(-1/3)时,Δt可取为1~3倍Δte;当Z≥0.5m·kg~(-1/3)时,时间步长Δt可适当放宽,取为3~5倍Δte。对于一般的爆破模拟,考虑到经济性,Δt取为1~3倍Δte即可满足大多数工程计算精度的要求。     

LS-DYNA模拟爆破中时间步长对计算结果影响探讨

为减小LS-DYNA软件模拟工程爆破时产生的误差,探讨了不同输出时间步长Δt对计算结果的影响。通过三个经典算例,数值比较不同时间步长Δt下相应的单元压力、质点速度与加速度的时程曲线的形状与峰值变化规律,并结合实例进行验证。结果表明:Δt值设置越小,绘制出的曲线越平滑,Δt值取1、2或3时的曲线几乎重合;Δt值不为1时,输出的坐标点都包含在Δt值为1的坐标点内;随Δt值增大,结果误差有增大的趋势,但并非严格递增;Δt值等于1时模拟的精确度较高,但求解时间长,且输出数据存储空间大。采用LS-DYNA模拟工程爆破中,Δt值取3~5是比较合理的。     

爆破作用时间对工程爆破质量的影响

本文介绍了爆破作用时间对工程爆破质量影响的研究结果。实验室研究、工业试验和生产实践表明,可通过药包形状和结构、爆破技术和充填方法等来延长爆破作用时间以提高工程爆破质量。     

微差时间对爆破块度影响的试验研究

针对遵义东联二号路的5号还房小区爆破大块率较高的实际情况,为了确定合理的微差间隔时间,降低爆破块度进行了现场试验。首先,采用微差间隔时间分别为20 ms、40 ms、60 ms、80 ms的数码雷管逐孔起爆,并与同等条件下普通导爆管雷管孔间3段、排间5段进行对比试验。然后,利用Split—Desktop3.0对爆堆图片以块度分布、综合平均块度与综合最大块度为指标进行分析。结果表明:数码雷管由于延时精度较高在降低爆破块度方面具有优越性,且存在降低爆破块度的最佳微差间隔时间,在本试验条件下为60 ms。     

深井开采爆破对巷道影响的数值模拟分析

根据铜陵冬瓜山铜矿深井开采爆破现场工况和相似原则,运用ANSYS/LS-DYNA建立了爆破的相似实验模型。通过对模拟结果的分析,得到了爆破影响范围内巷道周围岩石的爆破振动速度和应力分布规律。模拟采用岩石动态抗拉强度破坏标准的结果与动态应力比法的结果相近,表明该模型具有一定的有效性和实用性。     

深井开采爆破对巷道影响的数值模拟分析

根据铜陵冬瓜山铜矿深井开采爆破现场工况和相似原则,运用ANSYS/LS-DYNA建立了爆破的相似实验模型。通过对模拟结果的分析,得到了爆破影响范围内巷道周围岩石的爆破振动速度和应力分布规律。模拟采用岩石动态抗拉强度破坏标准的结果与动态应力比法的结果相近,表明该模型具有一定的有效性和实用性。     

爆破地震对结构的影响

本文从爆破振速和爆震频率两方面介绍了爆破地震对结构的影响，非爆破因素对结构的影响，以及围绕这些所进行的各项研究和实验。     

裂隙岩体爆破数值模拟研究

岩体中的裂隙直接影响到爆炸应力波在岩体中的传播,进而影响到爆破效果。针对宏观闭合裂隙岩体的特点,采用LS—DYNA与离散元软件3DEC相结合的方法,分别模拟了含1条裂隙、2条平行裂隙和2条相交裂隙岩体中爆炸应力波的传播特点。结果表明,台阶爆破中应力波的分布并不均匀,应力波主要朝自由面的方向传播;闭合型宏观裂隙阻碍爆炸应力波的传播,岩体中裂隙越多,最小主应力降低的越快,2条裂隙时,炮孔附近的拉应力降低了约30%。     

框架结构爆破拆除分离式模拟研究

随着爆破拆除结构及其所处环境日趋复杂,爆破拆除理应向拆除过程可控制、爆破效果可预测的方向发展.采用共用节点分离式建立模型,运用ANSYS/LS-DYNA软件模拟框架结构定向爆破拆除的倒塌过程.通过改变材料的失效应力分析了不同材料强度对结构倒塌效果的影响,数值模拟结果表明材料强度与倒塌位移成正相关.通过对混凝土和钢筋单元...     

The effects of element shape on the critical time step in explicit time integrators for elasto‐dynamics

In this paper, the effects of element shape on the critical time step are investigated. The common rule‐of‐thumb, used in practice, is that the critical time step is set by the shortest distance within an element divided by the dilatational (compressive) wave speed, with a modest safety factor. For regularly shaped elements, many analytical solutions for the critical time step are available, but this paper focusses on distorted element shapes. The main purpose is to verify whether element distortion adversely affects the critical time step or not. Two types of element distortion will be considered, namely aspect ratio distortion and angular distortion, and two particular elements will be studied: four‐noded bilinear quadrilaterals and three‐noded linear triangles. The maximum eigenfrequencies of the distorted elements are determined and compared to those of the corresponding undistorted elements. The critical time steps obtained from single element calculations are also compared to those from calculations based on finite element patches with multiple elements. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

噪声对阶跃信号上升时间测量不确定度的影响

为了更准确地反映阶跃信号上升时间测量过程中可能存在的不确定度来源、提高测量结果的可信度,对噪声引入的阶跃信号上升时间测量不确定度分量开展了数值仿真和试验分析。结果表明,信噪比对上升时间测量不确定度存在显著影响,在信噪比较低的情况下,噪声引起的上升时间测量不确定度成为主要来源。通过比较Savitzky?Golay平滑算法和移动平均平滑算法在阶跃信号上升时间计算中的应用效果,发现采用适当的平滑算法可以降低噪声引入的不确定度分量,其中,移动平均平滑算法的效果更好。本研究有助于提高动态信号测量结果的可靠性和准确性,对航空、航天、汽车等领域的动态信号测试不确定度分析具有重要的参考价值。     

Critical time step for DEM simulations of dynamic systems using a Hertzian contact model

The discrete element method (DEM) typically uses an explicit numerical integration scheme to solve the equations of motion. However, like all explicit schemes, the scheme is only conditionally stable, with the stability determined by the size of the time step. Currently, there are no comprehensive techniques for estimating appropriate DEM time steps when a nonlinear contact interaction is used. It is common practice to apply a large factor of safety to these estimates to ensure stability, which unnecessarily increases the computational cost of these simulations. This work introduces an alternative framework for selecting a stable time step for nonlinear contact laws, specifically for the Hertz-Mindlin contact law. This approach uses the fact that the discretised equations of motion take the form of a nonlinear map and can be analysed as such. Using this framework, we analyse the effects of both system damping and the initial relative velocity of collision on the critical time step for a Hertz-Mindlin contact event between spherical particles.     

万吨巨轮水下切割爆破

为了疏通航道需将万吨沉船进行爆破切割后打捞。根据施工环境和船体结构,采用矩形截面TNT药块作用于结构面实施爆破切割。文中介绍了确定切割方案、选择布药点、合理设计药量、TNT药块的组合加工及起爆网路的敷设,最后爆破拆除沉船取得圆满成功。此经验可供类似工程参考借鉴。     

数码电子雷管逐孔起爆网路延时时间应用探讨

为了获取数码电子雷管逐孔起爆网路的最佳延时时间,改善爆破效果,结合甘肃白银市白银区武川乡榆树沟大理岩矿山的石灰岩开采工程,通过调整孔间、排间的延时时间,进行了5次爆破试验。采用控制变量法,即在保持爆破孔网参数和单耗等参数均不变的情况下,孔间延时时间由原来25 ms调整为20 ms,每米孔距延时3～4 ms;排间延时时间由原来的75～110 ms调整为45 ms,每米排距延时9 ms,取得了较好的爆破效果,提高了矿山挖装效率和采场平整度,为类似工程施工提供可借鉴的数据和经验支撑。但相关爆破理论研究表明,排间延时时间受排数影响,孔和排间延时时间不可能无限制缩小,延时时间缩小和增大都存在一个临界值,超过这个临界值将会造成爆破事故,临界值的变化规律与岩石性质、结构和炸药性能等各种条件有关,有待于爆破同行们根据矿山实际情况进一步研究。     

露天矿高台阶深孔爆破施工改进实例

珠江水泥厂石灰石矿山,随时针对生产条件的变化及已有的爆破经验,对露天矿深孔台阶爆破的参数,装药结构及起爆顺序进行改进,从而达到了降低爆破成本,提高爆破效果的目的。     

Stable time step estimates for mesh‐free particle methods

Real‐time computational biomechanics for medicine usually uses explicit time integration, because of its efficiency and suitability for parallel implementation. Explicit time integration is only conditionally stable and therefore requires an estimation of the maximum stable time step that can be used. In this paper we develop a method of estimating the stable time step for mesh‐free particle methods for a specific case of mass lumping: the mass associated with an integration point is distributed equally to all nodes found in the support domain of that integration point. Two estimates of the stable time step for each integration point are developed: one that is very accurate but more costly to compute and one less accurate but easier to implement. The results are also valid for the FEM and beyond computational biomechanics for medicine. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.