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基于Workbench中LS-DYNA模块的空爆威力模拟

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关键词:Workbench;LS-DYNA,爆炸威力,爆炸力学,流固耦合

作为矿产开采与武器装备的常用材料,炸药被广泛应用于军事与工业领域,正因为其在多个领域的广泛使用,对其爆炸后产生的威力进行评估在军事科学、矿产开采与安全防护等领域都有着很大的需求。爆炸威力评估往往需要进行爆炸试验来获得结果,但是爆炸试验成本高且试验过程很难被准确记录。对炸药爆炸进行数值仿真能够很大减少爆炸试验的成本,而且能够更好地获取爆炸过程的参量与冲击波传播过程。

Workbench为ANSYS软件中一个高度集成的多物理场仿真软件,其内部集成了大量的模块来进行所需的数值仿真,LS-DYNA模块为其在2020版本之后集成进的新模块,相对于传统LS-DYNA前后处理软件LS-prepost,Workbench中的LS-DYNA模块用户界面更加友好,且其前处理可与其他模块共用,能够极大地提高工作效率。

在此案例中,建模采用Workbench中的SpaceClaim进行建模,模型包含为炸药、空气域与威力评估板,威力节省计算量与计算时间,模型简化为1/4模型,建立好的模型如图1所示,用其内置的工具进行网格划分,划分好的网格模型如图2所示,炸药起爆点设为炸药中心。


图 1 1/4仿真模型


图 2 数值仿真有限元模型

因炸药爆炸产生的爆轰产物与空气为流体,采用Lagrange算法 会产生大变形导致计算过程出错,因此炸药与空气域采用ALE算法,而威力评估板因为其物理性质采用Lagrange算法能够更好地表现其力学性能。而空气与爆轰产物作用威力评估板需要两种不同的算法进行耦合,此时需要添加流固耦合。

炸药起爆冲击波传播过程云图如图3所示,爆炸产物作用到威力评估板后威力评估板的的应力云图如图4所示,距离爆心一段距离的压强曲线如图5所示


图 3 冲击波传播过程云图


图 4 威力评估板应力云图


图 5 压强曲线





来源:320科技工作室
SpaceClaimLS-DYNAWorkbench爆炸材料试验ANSYS
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首次发布时间:2025-01-17
最近编辑:13小时前
320科技工作室
硕士 | 结构工程师 lammps/ms/vasp/
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基于PERL语言的MS中Forcite模块的添加电场力场脚本

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