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基于S-ALE流固耦合算法的爆炸模拟案例应用与技术要点

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6月前浏览7845

导读:大家好,我是仿真秀专栏作者战斗部仿真——陈兴。上一篇文章《基于LS-DYNA钢筋混凝土结构抗冲击数值模拟,我向读者朋友介绍了钢筋混凝土建模方法,侵彻计算、梁爆炸和建筑物连续倒塌计算,引发大家的共鸣。感谢一大 波读者订阅了我的视频课程《LS-DYNA与AUTODYN爆炸与冲击仿真33讲》,今天我继续给读者朋友分享基于S-ALE流固耦合算法的爆炸模拟技术经验总结。

预计8月上市敬请期待

一、算法概述

S-ALE算法是一种用于解决流固耦合问题的数值计算技术。S-ALE代表结构化任意拉格朗日欧拉(StructuredArbitrary Lagrangian Eulerian)算法,它是一种结合了拉格朗日和欧拉描述的计算方法,适用于模拟流体和固体之间的相互作用,特别是在高速冲击和爆炸模拟中非常有用。与传统的流固耦合方法最大的不同点在于S-ALE算法不需要在模型中事先建立“流体域”网格,而是通过软件自动生成结构化“流体域”网格,因此较传统方法展现出了高效的计算能力。

二、案例展示

选取战斗部破片抛射、圆管夹心结构抗爆和钢筋混凝土板结构损伤3个典型案例,运用S-ALE算法数值模拟破片飞散和结构响应过程,计算结果展示如下。

1、战斗部破片抛射计算    

图 2.1 破片抛射过程

2、圆管夹心结构防爆计算

图 2.2 圆管夹心结构变形响应过程

3、钢筋混凝土板爆炸冲击响应计算

图 2.3 钢筋混凝土板损伤响应过程

三、技术总结

1、技术优点

  • 网格生成简单:S-ALE算法可以内部自动生成ALE结构化正交网格,无需前处理进行建模及网格划分,只需要在计算文件中添加相应的控制语句即可。

  • 内存需求少:与传统的ALE方法相比,S-ALE算法需要的内存更少。

  • 计算效率高:S-ALE算法的计算时间比传统ALE减少大约1/3,提高了计算效率。

  • 稳健性:S-ALE算法非常稳健,适用于多种工程问题。

  • 适用于大规模问题:S-ALE算法能够高效处理大规模问题,如战斗部自然破片模拟。

2、技术缺点

  • 网格属性限制:S-ALE算法生成的流域只能是六面体,这限制了其在某些复杂几何形状问题中的应用灵活性。

  • 边界设定复杂性:由于网格属性的不同,在边界设定上可能比传统ALE方法更为复杂。

  • 手动建模的繁琐性:尽管S-ALE算法在网格生成上更为简单,但在某些情况下,与传统的ALE方法相比,可能需要更多的手动建模工作。
综上所述,S-ALE算法在处理流固耦合问题时提供了许多技术上的优势,尤其是在计算效率和内存需求方面。然而,它也有一些局限性,特别是在网格属性和边界设定的灵活性方面。这些优缺点需要在实际应用中根据具体问题的需求进行权衡。

四、我的爆炸与冲击视频教程

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(6)爆炸与冲击数值模拟:通过AUTODYN软件,学习爆炸和冲击波的数值模拟技术。

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2、适合哪些人学习

(1)理工科弹药工程专业本科生、研究生和科研工程人员;

(2)希望提高LS-dynat应用水平的仿真爱好者;

(3)学习弹药终点效应数值模拟技术的任何人;

(4)学习型设计仿真工程师。
参考文献
[1] 刘兴锋, 周兰伟, 朱荣刚. 侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力计算方法[J]. 弹道学报, 2021,33(04):64-70.

[2] 李治, 原小兰, 董腾方, 等. 爆炸荷载作用下RC梁-板子结构抗连续倒塌动力效应研究[J]. 振动与冲击, 2023,42(09):27-35.


(完)

 


来源:仿真秀App
AutodynLS-DYNAAdams振动汽车建筑新能源理论爆炸材料控制ANSYSRAMSIS
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-05-28
最近编辑:6月前
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