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。     

建筑物绕流的环境效应

本文建立了一个适合建筑物绕流等环境流动的可压缩湍流粘性数值模型，并用该模型模拟了单个和多个建筑物的绕流，得出了建筑物间的滞留旋涡，建筑物“热岛”等对环境有很大的影响的流谱。     

挡墙对冲击波削弱作用的数值分析

基于任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrange-Euler,ALE)算法,采用有限元软件AutoDyn对TNT炸药地面起爆后,爆炸冲击波遇到挡墙时的传播及挡墙对冲击波的削弱作用进行了三维数值分析.分析了爆炸冲击波遇到挡墙后的反射、绕射及绕射后汇聚的全过程,并通过改变炸药比距离、挡墙尺寸分析了其对冲击波的削弱作用.结果表明:在挡墙作用下,挡墙背面冲击波峰值到达时间将被延长,相对于自由空气中挡墙背面的压力峰值将大大减小;在挡墙高度一定的情况下,其宽度越宽,对冲击波的削弱作用越强,但当挡墙高宽比H/B≤0.25时,挡墙宽度的影响将会很小.     

方柱绕流的数值模拟

使用计算流体力学CFD软件,模拟方柱在两种情况下的绕流.在第一种情况下,方柱位于流场的边壁,模拟不同雷诺数下流场的流线、压力分布,绘出方柱后面绕流形成的回流区长度随雷诺数的变化曲线并对其进行分析;在第二种情况下,方柱位于流场的中央,模拟Re=200的流场在不同时间步时的速度矢量图.描述了漩涡的生成、成长和脱落的全过程.两种情况下的计算结果与其他文献中的计算数值和试验数据相吻合.     

液体推进剂爆炸实验冲击波超压分析

液体火箭推进剂发生爆炸时,其冲击波是对周围的人和物造成危害的主要因素之一.因此,对这一课题进行研究并提出相应的对策具有重要现实意义.在现场模拟液体火箭推进剂爆炸的基础上,通过深入的理论计算,对液体推进剂爆炸所产生的冲击波超压形成机理及其危害范围作了比较详细的分析.     

爆炸冲击波的环流效应数值模拟研究

利用任意拉格朗日欧拉（ALE）算法和炸药爆轰产物的JWL状态方程。针对有障碍物阻档时空气冲击波的环流现象进行数值模拟，得到在爆源周围有障碍物时爆炸场初始发展、环流情况及整个传播过程，并分析了空气冲击波的环流规律。研究结果表明，所采用的方法可以很好地描述空气冲击波环流流场参量分布与变化规律。数值模拟结果符合物理规律。     

爆炸冲击波数值计算网格划分方法研究

在爆炸冲击波数值计算过程中,计算精度很大程度上取决于空气和炸药的有限元网格尺寸.现在常用的爆炸冲击波数值计算网格划分方法大多是针对某一当量炸药的,在使用中存在一定的局限性.针对这一问题,本文提出了一种与炸药当量相关的网格划分方法,并应用有限元软件LS-DYNA进行了计算对比,结果表明:该方法适用性很好,而且在计算精度与计算效率上取得了很好的平衡.     

高层建筑空气绕流运动的数值模拟

采用Ｋ－ε双方程湍流模型和ＳＩＭＰＬＥ算法，对风作用下高层建筑周围的空气绕流流动进行数值模拟，从而得到高层建筑外表面上的风压分布及其他流场信息。     

圆柱体绕流的数值模拟

采用有限元方法离散求解了雷诺平均Navier-Stokes方程。为了提高流场的分辨率,湍流的模拟采用了亚格子模型的大涡模拟模型,对绕单个圆柱体的绕流问题进行了数值模拟。给出了随时间变化圆柱体周围的流动速度矢量图、柱体上的非定常力系数值计算结果与相关实验结果的比较。数值计算结果与相关实验结果具有合理的一致性。     

储罐外爆冲击波数值模拟及超压公式研究

为研究储罐外爆冲击波的传播规律和对储罐安全性的影响,应用软件LS-DYNA建立炸药-储罐的数值模型,并进行空爆数值计算。研究分析储罐外爆冲击波超压的衰减关系和罐体的动力响应,与经验公式的对比验证了模型的可信性,并结合经验公式平均值对数值模拟结果做了进一步修正。结果表明:冲击波运动到迎爆面中心后,外罐主应力在10 ms时迅速达到最大值,随后主应力值迅速减小,并不断振荡;迎爆面中心首先产生较大的拉应力,混凝土外罐的破坏属于脆性破坏;比例距离大于1时,现有超压计算公式拟合超压的衰减规律误差较小,比例距离小于1时,超压计算公式误差较大,修正后的超压计算公式可为储罐抗爆设计提供参考。     

可燃气体爆炸对刚壁冲击特性的实验研究

为研究可燃气体爆炸对石油化工设施及建筑结构的冲击荷载特性,利用可燃气体爆轰实验装置,通过乙炔/空气混合气体沿管道爆轰产生的冲击波对实验平台刚壁的冲击实验,分别测得壁面超压时程曲线以及刚壁和爆轰管道的振动加速度时程曲线.通过对超压和振动加速度时程曲线的分析,研究可燃气体爆炸对结构的冲击荷载及其引发结构振动响应的规律.实验...     

煤尘爆炸冲击波传播规律及造成的伤害分区研究

为减少煤矿煤尘爆炸后冲击波对人的危害,为煤矿防爆、抑爆和安全评价以及事故应急救援等提供理论依据,研究了煤尘爆炸后冲击波的传播规律.基于粉尘爆炸理论,采用理论与实验研究方法,研究了爆炸空气冲击波超压在巷道内的传播规律及超压所造成的伤害规律.结果表明煤尘爆炸冲击波超压与传播距离、巷道断面面积的平方根成反比,理论与实验分析的结果基本吻合,在此基础上划分了冲击波超压所造成的不同伤害范围.     

燃料空气炸药的爆炸特性研究

利用一次起爆方式进行了镁粉和硝酸异丙酯组成的液固燃料空气炸药(Fuel-Air Explosive,FAE)的静爆试验,在获取试验数据的基础上,通过计算分析研究了FAE爆轰后冲击波的作用特点和超压场的变化规律,并与常规炸药TNT,RDX和钝黑铝进行了对比分析,得出了冲击波超压和冲量随距离变化的关系式.结果表明,燃料空气炸药装药爆轰特点与常规炸药不同,其爆轰反应区远比常规炸药大得多.在距离爆心一定的距离内,FAE爆轰时比常规炸药的正压作用时间长,比冲量大.     

含脱体激波流场的数值模拟仿真

利用经典的质点网格法进行了含脱体激波的超音速流动的数值模拟，绘出了形象直观的超音速流动图画，且模拟流场中的各项参数与实验符合较好，为今后进一步探讨复杂形状物体的超音速运动提供了基础．     

间断洪水波高精度数值模拟与应用

基于守恒型浅水二维方程,采用三单元模板的加权本质无震荡(WENO)格式插值界面两侧守恒变量,并采用Roe方法计算界面处数值通量,建立了平面二维溃坝水流数学模型.为使模型总体精度不致因为时间离散而降低,源项采用三阶Runge-Kutta方法进行处理,时间步进采用自适应步长法.验证结果表明数学模型计算结果与精确解基本一致,间断处数值解无明显震荡,具有高分辨率和高精度.数学模型应用于坝体溃决后水流在干河床上运动、河道部分堤防溃决后水流同时在河道以及洪泛区的演进过程以及天然复杂地形条件下实际工程溃堤方案的比选等预测计算.     

长持时爆炸冲击波产生方法

不同持时的爆炸冲击波对建筑结构及防护工程的作用显著不同,在试验或数值模拟中常需要得到长持时爆炸冲击波,延长爆炸冲击波正压作用时间是研究长持时爆炸荷载下结构响应的难点。在AUTODYN中建立长筒爆室小当量炸药多点延时起爆模型,分析爆炸冲击波在长筒爆室中的传播规律,研究管道长度、延时起爆时差、起爆顺序对冲击波波形的影响。结果表明：距离增加,超压峰值减小、正压持续时间增加;根据炸药量和爆室长度合理地选择起爆时差可以获得波形丰满且连续衰减的超压时程曲线;爆室底部起爆、合理控制延时间隔,可以形成类似于大当量远距离爆炸下产生的连续衰减的长持时冲击波。分别给出100、200 ms爆炸持时起爆方案,为长持时爆炸模拟装置的设计提供技术支持。     

Numerical simulation of non-contact explosion by door breaching explosive

Aiming at the estimation of personal injury attached by counter-terrorist door breaching explosive blast wave,according to the actual scene,four typical application space models of counter-terrorist door breaching explosives are established,and numerical simulation of air-blast wave propagation by non-contact explosion counter-terrorist door breaching explosive are achieved. The research results show that the overpressure behind the target door is attenuated deeply through the burglary resistant safety door,and the propagation of blast wave and the damage effect under different space conditions are obviously different.     

轻钢结构柱爆炸荷载应变率效应影响因素分析

以中国现行轻钢结构设计手册为基础,选取其中一个型号的轻型钢结构柱为研究对象,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立爆炸荷载作用下的有限元数值分析模型,并进行应变率响应数值模拟分析。文章分析了不同工况对轻钢结构柱应变率响应的影响,结果表明,影响轻钢结构柱应变率的主要因素是比例距离和失效应变,而柱高、支座形式等因素对应变率的影响不明显;在设计计算中,将爆炸荷载产生的应变率考虑为常数,将动力强化系数考虑到材料性能中,再将动力反应分析的准静态方法是可行的。文章的研究成果可以为结构的优化设计、防护措施提供重要理论依据。     

Numerical simulation of the parabolic shell surface under blast wave loading

Deformation of parabolic shell surface under explosion shock waves is a complex dynamic problem. Because of reflection and interference of blast wave, it’s hard to analytically delineate the dynamic responds of radar parabolic shell surface on blast wave. To gain the characteristics of thin shell deformation under impulsive loading of blast wave, numerical simulation methods for blast load on the shell structure was studied and analyzed. Euler-Lagrange numerical simulation was implemented by AUTODYN code to simulate the problem. Through analysis on deflection feature of radial position under different explosive mass and detonation height, an equation was founded by fitting the deflection results from numerical simulation results of shockwave loading. Experiments were arranged to confirm the validity of the formula. The results gained by simulation are consistent with experiments, and the formula can be used to delineate the deflection of aluminum alloy parabolic shell under blast loading.