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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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。
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
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
本课程系统性讲解如运用LS-DYNA和AUTODYN软件对爆炸与冲击问题进行数值模拟，旨在让用户掌握侵彻/爆炸/冲击/聚能效应工程计算详解。课程大纲如下：
《LS-DYNA与AUTODYN爆炸与冲击仿真33讲》
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1、您将得到
（1） 软件操作技能：熟悉并掌握使用ANSYS 16.0软件平台，特别是其子程序LS-DYNA和AUTODYN进行数值模拟。
（2）基础知识：了解LS-DYNA入门知识，为后续深入学习打下基础。
（3）侵彻效应计算：学会如何使用LS-DYNA软件进行侵彻效应的数值模拟和分析。（4）爆炸效应计算：掌握使用LS-DYNA进行爆炸效应模拟的技术，包括爆炸波的传播、结构的响应等。（5）聚能效应计算：学习如何模拟和计算聚能装药的效应，这在军事和工程领域中非常重要。（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。（7）工程应用：通过30余个案例学习，能够将理论知识应用于解决实际工程问题，如弹药终点效应的数值模拟。
（8）专业教材和参考：本书可作为弹药工程专业的学生、研究生以及科研工程人员的教材或参考书，帮助他们深入理解弹药终点效应数值模拟技术。
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（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；
[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）
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