数值模拟方法对浅水爆炸荷载的影响

采用LS-Dyna和MSC.Dytran分别建立了浅水爆炸的三维数值仿真模型,通过仿真现象和与经验公式的对比验证了模型的可信性。对二者的仿真结果进行了对比研究,得到如下结论:MSC.Dytran的边界设定和流固耦合能力更强,气泡脉动速度和周期衰减更快且最大半径较大,对气泡脉动峰压和冲击波比冲量的仿真更为精确;LS-Dyna仿真水底的反射作用更加明显,对冲击波峰压和气泡脉动比冲量的仿真效果更好,且仿真荷载的主要分布位置比MSC.Dytran仿真更接近水底。二者仿真气泡溃散形态有所区别,且待进一步开展试验研究以验证。     

不同边界条件下水下爆炸气泡的数值模拟

采用有限元程序MSC.Dytran对不同边界条件下水下爆炸气泡的脉动过程进行了数值模拟。对数值模拟中的一些重要问题,如炸药药包的建模、网格密度、状态方程和静压力场的设定等问题进行了探讨。对无限水域中的水下爆炸气泡以及自由面边界、水平刚性面边界和垂直刚性面边界三种边界条件下的水下爆炸气泡进行了数值模拟,分析了水下爆炸气泡的半径、外形变化、气泡脉动压力、流场中的速度分布,结果发现边界的存在对气泡外形的影响较大,刚性边界面会使气泡脉动压力增大较多,而自由面边界对气泡脉动压力的影响较小。将数值模拟的结果与理论模型、经验公式和试验结果进行了比较分析,结果吻合较好。     

T型坑道中爆炸冲击波传播规律的数值模拟

为了确定地下坑道中防护门上的冲击波荷载,首先需要弄清爆炸冲击波在坑道中的传播衰减规律.在模型坑道爆炸实验数据验证的基础上,应用数值模拟方法研究了T型坑道中爆炸冲击波的传播衰减规律.通过大量不同模型尺寸、不同炸药药量的数值模拟,得到了T型坑道中平面冲击波的形成位置,提出了爆炸冲击波通过T型坑道拐弯时新的冲击波压力衰减系数...     

温压战斗部爆炸冲击波对地下目标毁伤建模

针对温压战斗部对地下目标的冲击波毁伤问题,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立三维模型,模拟出炸药起爆以及冲击波在地下密闭空间中传播的全过程,得到了与实际密闭空间中温压炸药爆炸冲击波特性较为吻合的冲击波超压曲线,通过LS-DYNA自带的积分运算功能求得了相应的比冲量曲线,为下一步毁伤分析提供了数据基础.     

长坑道中防护门上的化爆冲击波压力研究

为了对坑道中的防护门抗化爆冲击波进行有效的设计,先需确切知道作用在防护门上的反射压力。首先基于Hopkinson比例定律,用LS-DYNA动力有限元软件模拟了常规炸药在坑道入口外爆炸情况下,长坑道中自由场冲击波峰值压力的衰减规律,并由此确定作用在防护门上的反射压力。计算结果与其他经验方法的预测结果进行了比较。可供防护门的设计及动力响应研究参考。     

柱状炸药自由空气爆炸的网格划分方法研究

网格划分方法对自由空气爆炸冲击波传播过程的数值模拟精度有较大影响,且不同当量下网格划分方法亦有较大区别.通过使用LS-DYNA软件对柱状炸药的爆炸冲击波传播过程进行数值模拟,以Henrych经验公式为验证依据,分析了网格划分方法在不同比例距离处对超压峰值的误差影响;以"网格尺寸与炸药半径之比"作为网格尺寸划分依据,以比...     

水下近距爆炸作用下弹性钢板处的空化特性研究

弹性钢板在水下近距爆炸作用下,冲击波会使其附近流体形成局部空化,脉动气泡会使流体形成锥形空化。利用平面冲击波理论对局部空化的形成特性进行了研究,理论分析了结构目标尺度的变化对空化区域形成的影响,并通过具体试验对局部空化理论进行了验证,两者符合较好;通过试验和数值仿真方法研究了气泡脉动引起的锥形空化的形成特点,初步分析了锥形空化的形成原因。结果表明,锥形空化对结构具有较大的冲击作用。     

水下爆炸中自由场压力和船体壁压的测量与分析

对水下爆炸中自由场压力的水面截断效应及冲击裁荷与船体相互作用的船体壁压进行了分析,得出了自由场压力的水面截断效应及早期的船体壁压计算近似公式.测量结果表明,球形装药中心起爆后形成的冲击波一般不是一条光滑曲线,而是会有多个振荡峰;当自由场压力测点离水面较近时,测量的自由场压力会出现明显的水面截断现象;船板在水中爆炸冲击渡的作用下产生的运动和变形对水中压力场有很大影响,舰体壁压反射系数与冲击波的入射角度有关.     

坑道截面形状对爆炸冲击波传播规律的影响

为研究坑道截面形状对爆炸冲击波传播规律的影响,设计了 4种截面积相等但形状不同的坑道结构,利用有限元仿真软件对5 kg TNT球形裸装药在坑道内爆炸产生的冲击波传播过程进行了数值模拟,得到了圆形坑道内冲击波的传播规律以及不同截面形状对冲击波参数的影响规律.圆形坑道内冲击波超压峰值和比冲量的初始值最大,衰减最快;随着传播...     

垂直刚性面边界条件下水下爆炸气泡运动的理论研究

为研究垂直边界面对水下爆炸气泡脉动的影响,根据势流理论建立了垂直边界面条件下水下爆炸气泡运动的理论模型,编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度及压力的分布、气泡引起的载荷形式进行了分析,结果表明,此模型能够反映水下爆炸气泡和周围流体介质的运动规律,并能进行定量的计算。     

命中角对防护结构口部爆炸毁伤影响的数值分析

为研究装药命中角对防护结构口部爆炸毁伤的影响规律,对直墙拱结构进行了一系列爆炸模拟分析,得到了直墙拱结构拱顶、拱脚和直墙底3个位置的爆炸应力和位移时程曲线。通过分析这3个位置的应力峰值和位移峰值,发现随着装药命中角的增大,拱顶处竖直方向荷载减小,而拱脚处水平方向荷载增大;随着装药命中角的增大,拱顶处竖直方向位移变形减小,而拱脚处水平方向位移变形增大。模拟分析得到的命中角对防护结构口部爆炸毁伤的影响规律,可供防护工程设计时参考。     

冲击波和气泡载荷联合作用下加筋板塑性变形

水下爆炸冲击波和气泡载荷对舰船结构都有不同程度的毁伤作用,计算舰船结构在水下爆炸载荷作用下的塑性变形时,需要同时考虑两种载荷的影响.通过对加筋板结构刚塑性分析,运用Lagrangian方程,得到一种计算冲击波和气泡脉动压力波联合作用下加筋板塑性变形的方法.该方法计算结果与试验值和文献值吻合较好.对该计算方法的适用范围进...     

近壁面水下爆炸冲击波载荷参数研究

水下爆炸过程中结构会受到冲击波载荷的作用同,同时结构也会对冲击波栽荷产生反作用.为了解结构对冲击波参数的影响规律,从牛顿第二定律出发,推导了冲击波压力、正压作用时间和比冲量与板厚之间的关系.为验证计算方法的正确性,设计了验证性试验,试验证实计算结果与试验结果吻合较好.计算表明:冲击波载荷参数主要受到板厚的影响,板厚越厚...     

液体推进剂爆炸冲击波数值计算及实验误差分析

液体推进剂爆炸危害后果的精确计算需要对爆炸当量进行精确估算,实验测量存在高成本、高风险的缺点,而数值计算成本低、时间快、可重复性强,因而成为爆炸冲击波危害性研究的一种重要手段。基于爆炸相似律,利用LS-DYNA有限元软件对开放空间N_2O_4/UDMH爆炸模型进行了数值计算,研究了液体推进剂爆炸冲击波在无限空气域的传播规律。通过仿真值和实验值的对比分析,将引起实验误差的主要原因总结为测量点布置高度、测量装置加固情况和推进剂混合不均匀,并给出了相应的建议。     

圆柱壳承受水下爆炸作用时的动响应

本文提出了有限水域内水下爆炸实验设计的一般考虑方法,结合实验结果得到了各种条件(λ/D)下圆柱壳受水下爆炸作用时的壁压分布规律,采用塑性动力学中绝对最小原理对结构响应进行了数值计算,给出了冲击波作用下圆柱壳响应的一种偏安全估算方法。     

双层地下室空气冲击波特性的模型试验研究

高层建筑多层地下室内人防结构顶板核爆荷载的合理确定是目前人防结构设计中亟待解决的问题。文中在对实际工程的调查基础上,研究了双层地下室的试验模型,进行了空气冲击波在地下室模型内传播的爆炸试验,分析了作用在双层地下室底层结构顶板的爆炸压力分布特性,并得出多层地下室的底层顶板核爆荷载一般要小于单层地下室顶板核爆荷载设计值的结论.     

基于均匀实验设计的温压战斗部爆炸冲击波毁伤仿真研究

以温压战斗部爆炸冲击波对地下目标的毁伤为背景,设计毁伤仿真模拟的基本方案,在对影响冲击波毁伤因素合理分析的基础上,利用均匀试验设计方法设计以装药密度、空气温度、大气压强以及混凝土密度为影响因素的均匀试验方案,最后通过正态分布检验图和Bootstrap法等方法对毁伤参数的统计特性进行研究。结果表明,固定条件下温压战斗部爆炸冲击波对地下目标的毁伤中,毁伤参数值具有明显的正态分布特性,对后续结合现场试验数据确定毁伤参数真值和毁伤试验鉴定提供了一定的指导和借鉴作用。     

地面爆炸条件下框架底层柱的破坏公式推导及数值模拟分析

由于常规武器地面爆炸时在地面附近形成了较为复杂的爆炸冲击波,该冲击波对附近军事目标的破坏非常严重.为便于对地面军事工程结构进行防护研究,有必要对军事工程结构的破坏距离进行预测和评估.在前人研究的基础上采用理论分析和数值模拟方法研究了常规武器地面爆炸条件下对框架底层柱的破坏作用.从理论上推导框架底层柱在遭受地面爆炸冲击荷载时的破坏程度预测公式,同时建立了炸药、空气、土壤和结构于一体的全耦合数值模型对推导公式进行了验证.结果表明理论推导和数值模拟计算结果较为一致,该公式可以为地面军事工程结构防常规武器打击提供一些建议和参考.     

坑道内爆炸冲击波的三维数值模拟与试验验证

采用多物质ALE算法,利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了坑道内爆炸冲击波的三维数值计算模型。通过与试验实测数据对比,分析了网格尺寸、人工黏性系数、坑道长度等对数值计算结果的影响规律。结果表明:网格尺寸和人工黏性系数对计算结果的影响较大;坑道出口产生的稀疏波会使数值计算结果失真,数值计算时坑道长度宜为所研究测点到爆炸源距离的1.5倍。冲击波超压峰值和冲量计算值与试验实测值的最大误差分别为8.9%和3.1%。     

整体爆破弹头爆炸当量定量评价研究

整体爆破弹头爆炸当量定量评价受装药量、装药类型等多种因素的影响。为了给出较为准确的实验结果,归纳分析3冲击波传播规律经验公式,构建了整体爆破弹头爆炸当量量化计算分析模型,实现了整体爆破弹头爆炸当量的定量评价,可以有效提升毁伤实验结果的可信度。