基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模拟

在LS-DYNA框架内建立基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模型,克服有限元法或有限差分法在处理爆炸近区大变形和不连续问题的弊端,模拟了柱状装药起爆时岩石内部爆腔的形成过程,并对内部质点的压力和位移变化规律进行分析。结果表明:SPH方法能够较好地模拟柱状装药爆炸时岩石爆腔的形成过程,在处理爆炸近区具有一定优越性。柱状装药反向起爆后,在岩石中引起强烈的爆炸应力波,应力波波阵面近似成椭圆形;炸药底部的3个SPH粒子压力在短时间内达到峰值,然后逐渐振荡衰减;爆炸扩腔完成时间大约是500μs,爆腔呈椭球形,直径大约是16cm。     

基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模拟

在LS-DYNA框架内建立基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模型,克服有限元法或有限差分法在处理爆炸近区大变形和不连续问题的弊端,模拟了柱状装药起爆时岩石内部爆腔的形成过程,并对内部质点的压力和位移变化规律进行分析。结果表明:SPH方法能够较好地模拟柱状装药爆炸时岩石爆腔的形成过程,在处理爆炸近区具有一定优越性。柱状装药反向起爆后,在岩石中引起强烈的爆炸应力波,应力波波阵面近似成椭圆形;炸药底部的3个SPH粒子压力在短时间内达到峰值,然后逐渐振荡衰减;爆炸扩腔完成时间大约是500μs,爆腔呈椭球形,直径大约是16cm。     

基于SPH方法的爆炸压实孔隙塌缩模拟

SPH无网格方法适用于大变形问题的数值模拟,近年来一直是研究的热点。爆炸压实过程中孔隙的闭合程度对压实效果起着至关重要的作用。运用AUTODYN软件中的SPH方法对爆炸压实中颗粒间的孔隙闭合过程进行模拟,将模型简化为密排球堆模型中的正三角孔隙闭合模型与倒三角孔隙闭合模型。模拟铜颗粒的孔隙闭合,选用Johnson-Cook本构模型和Hugoniot冲击关系,加载条件为速度加载。根据数值模拟得到的应力分布图、速度分布图、大塑性变形及碰撞点切线的速度分布曲线,可以得出爆炸压实过程中存在着微爆炸焊接、微摩擦焊接、射流侵彻、大塑性变性等过程。不同的孔隙闭合方式下所产生的沉能机制与理论分析得出的相符合。     

基于Lagrange、ALE和SPH算法的接触爆炸模拟计算

运用LS-DYNA软件的Lagrange、ALE和SPH三种不同算法对炸药在钢筋混凝土板表面触爆进行了数值模拟,3种算法都模拟了表面触爆下炸药爆轰及混凝土板破坏的全过程。通过实际算例从模型建立、计算结果和计算时间3个方面对比分析了3种不同算法的优缺点,从而为爆炸效应数值模拟方法上提供一些建议和参考。     

应用SPH方法模拟近水面爆炸

应用无网格光滑粒子法对近水面爆炸问题进行了数值模拟,模拟再现爆轰产物、水以及空气多种介质间的相互作用过程。相对于传统的基于网格的数值方法,SPH方法的无网格、Lagrangian性质能够自然、简单地处理爆炸产生的大变形、多介质作用等问题。通过自编程序,选用有效合理的SPH理论方法再现了近水面爆炸的复杂物理现象,定性分析了近水面爆炸的密度和压强的分布情况。通过数值模拟,近水面爆炸的复杂物理现象得到了合理再现,同时验证说明了光滑粒子法能有效地对可压缩多介质流进行计算模拟。     

舰船水下接触爆炸的SPH算法研究

舰船水下接触爆炸问题涉及多相物质耦合,而且密度分布极不均匀,阻抗严重不匹配,大变形,强冲击等因素都使传统数值算法很难进行数值模拟。本文旨在通过改进传统SPH算法,并将其应用于水下接触爆炸问题：提出了变光滑长度的链表搜索算法,提高了计算效率,也保证了计算精度;总结了SPH方法对密度极大不均匀问题处理思想;研究了SPH方法的前、后期处理技术,提高了对问题的处理能力,增加了计算结果的可视性。文中最后成功模拟了水下接触爆炸问题,结果与理论一致,验证了所提出的理论和方法的有效性和可行性。另外,分析了不同粒子间距比对数值模拟的影响,结果表明,当粒子的间距比小于2:1时数值结果相对稳定,等于5:1时数值计算崩溃。     

钢板夹薄壁钢管组合板抗接触爆炸数值模拟

为了提升钢板夹薄壁钢管组合板抗爆性能,有效减轻接触爆炸对防护结构的破坏,对钢板夹薄壁圆钢管组合板和钢板夹薄壁方钢管组合板,采用ANSYS/LS-DYNA软件进行接触爆炸数值模拟。取1kgTNT炸药,选择t=400μs时,分析该2种钢管组合板在接触爆炸作用下的抗爆吸能效果。结果表明:钢板夹薄壁方钢管组合板整体弯曲强于圆钢管组合板,但局部变形能力弱于圆钢管组合板;方钢管组合板变形输出的内能值小于圆钢管组合板,且不受钢管壁厚和数量变化影响,防护效果弱于圆钢管组合板;随着方钢管截面尺寸的减小,整体跨中挠度增加,破口直径增大,吸能减小,输出内能值增大,且不受壁厚和数量变化的影响,抗爆性能增强。同时,通过3组钢板夹薄壁钢管组合板参数对比分析后得知,在钢管数量为3,钢管壁厚2mm时,抗爆能力相对于其他工况下增大的较多,此结果可为工程实践提供参考。     

钢板局部接触爆炸破片形成过程分析

对钢板进行局部接触爆炸试验,分析了钢板破坏的主要特征.在此基础上基于AutoDyn进行数值计算,剖析了破片的形成过程,计算出破片初速度并与基于金属材料临界破坏功理论估算出的破片速度进行比较.接触爆炸破坏试验和数值模拟结果验证了用绝热剪切破坏理论解释钢板接触爆炸破片的生成现象是合适的.     

两类装药接触爆炸对目标作用分析

对比分析了集团装药与聚能装药接触爆炸对目标作用的单位面积冲量,并以岩石目标为例进行了数值模拟计算。通过对两类装药接触爆炸对目标的作用效果分析,为更好地选择装药和设计新型聚能装药提供了理论支持。     

两类装药接触爆炸对目标作用分析

对比分析了集团装药与聚能装药接触爆炸对目标作用的单位面积冲量,并以岩石目标为例进行了数值模拟计算。通过对两类装药接触爆炸对目标的作用效果分析,为更好地选择装药和设计新型聚能装药提供了理论支持。     

接触爆炸作用下钢板层裂效应数值分析

基于AutoDyn对接触爆炸荷载作用下钢板的层裂过程进行数值模拟,并对照试验进行分析,探讨了应力波在钢板中的传播过程和特点,剖析了钢板的层裂机理,指出钢板的层裂破坏是钢材在拉伸波作用下的一个损伤累积和能量累积过程。计算表明,装药的高度、钢板的厚度与材质是影响接触爆炸作用下钢板层裂发生、发展及其破坏效应的核心因素。试验和计算结论为钢板在某防护结构中的应用提供了技术参考。     

接触爆炸作用下钢板层裂效应数值分析

基于AutoDyn对接触爆炸荷载作用下钢板的层裂过程进行数值模拟,并对照试验进行分析,探讨了应力波在钢板中的传播过程和特点,剖析了钢板的层裂机理,指出钢板的层裂破坏是钢材在拉伸波作用下的一个损伤累积和能量累积过程。计算表明,装药的高度、钢板的厚度与材质是影响接触爆炸作用下钢板层裂发生、发展及其破坏效应的核心因素。试验和计算结论为钢板在某防护结构中的应用提供了技术参考。     

球形装药半无限土介质中爆炸动力学分析

通过对球形装药土中爆炸的数值模拟,研究了球形装药半无限土介质中爆炸作用下,土介质的动力学响应;空腔的形成发展规律及鼓包的运动规律等动力学问题．数值模拟结果与实验现象吻合较好。     

接触爆炸荷载下金属管道中应力波数值分析

以大口径金属管道为对象,通过数值模拟研究了金属管道在局部外接触爆炸荷载作用下的应力波对其的效应。根据管道应力波传播过程的数值模拟结果,分析了管壁中应力波产生、发展和传播的过程及应力波形特点;比较了管道发生破坏前后应力状态的变化;阐述了管壁各观测点切向、径向与轴向应力随时间的变化特征,并探讨了其中的原因。     

炸药在土壤内部爆炸作用的数值分析

采用ANSYS／LS-DYNA软件对炸药在土壤内部的爆炸过程进行了显示动力分析。通过数值计算,模拟了土壤中装药爆炸形成鼓包运动过程,研究了土壤中炸药近区压力分布、应力波的形成及影响、质点运动及混凝土板中应力—应变分布规律。     

不同介质中集团装药爆炸混凝土冲击响应的数值模拟

基于非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,选用Holmquist-Johnson-Cook损伤本构模型,对不同介质中集团装药爆炸下混凝土的动态响应进行了数值模拟,研究了装药在不同介质中爆炸对混凝土的冲击响应和爆炸波在混凝土内的传播与衰减规律。结果表明,介质对混凝土内应力场、压力场、损伤和速度场的分布与衰减有着十分明显的影响。     

不同介质中集团装药爆炸混凝土冲击响应的数值模拟

基于非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,选用Holmquist-Johnson-Cook损伤本构模型,对不同介质中集团装药爆炸下混凝土的动态响应进行了数值模拟,研究了装药在不同介质中爆炸对混凝土的冲击响应和爆炸波在混凝土内的传播与衰减规律。结果表明,介质对混凝土内应力场、压力场、损伤和速度场的分布与衰减有着十分明显的影响。     

SPH方法在剪切式碰撞能量吸收器中的应用

剪切式碰撞能量吸收器是提高汽车被动安全性的一种实用新型设计。建立了剪切式碰撞能量吸收器数值分析模型,采用SPH方法数值模拟了碰撞吸能器的碰撞过程,研究了其碰撞吸能特性,并通过不同碰撞速度的台车碰撞试验进行了试验验证研究。数值模拟结果同试验结果相符,表明SPH方法在碰撞吸能器性能研究中是行之有效的数值计算方法。同时分析了在碰撞吸能器的复杂碰撞情况下,SPH方法相比有限元法的优势。     

装药偏差对小比例内爆炸试验结果影响分析

小比例内爆炸模型试验是当前国内外研究内爆炸荷载的主要方法。针对文献报道小比例内爆炸试验所得内爆炸荷载数据离散较大的特点,建立了考虑装药位置偏差的结构内爆炸流场三维有限元计算模型,对比试验数据验证了计算模型的合理性,比较分析了装药位置偏差对小比例内爆炸试验结果的影响。结果表明:内爆反射超压峰值对装药位置偏差非常敏感,拟合得到了装药位置偏差距离对超压峰值影响系数的经验计算公式;装药位置偏差对冲量影响相对较小,其最大相对差值不超过13%。     

装药起爆位置对爆炸能量传递影响的数值模拟

采用数值模拟软件LS-DYNA模拟了带壳装药在土壤层中在其不同端面起爆时爆炸产生的应力波,在上层半无限混凝土介质中的传播过程,得到了装药不同端面起爆时产生的应力波在混凝土中随时间和位置的变化规律.模拟结果表明,在装药底端面起爆时爆轰能量利用率较高,对混凝土的作用效果较好,能够为提高装药结构威力设计提供一定参考依据.