弹药洞库内部防殉爆隔爆设计与数值模拟

基于我军现有弹药洞库的结构特点,以某典型弹药洞库为原型,对其内部进行了防殉爆隔爆防护设计,并运用数值计算分析了隔爆防护的隔爆效能。研究表明,所采用复合隔爆装置可以使弹药堆垛上所遭受的峰值压力、振动速度和最大加速度都得到极大降低;在弹药洞库内部实施防殉爆隔爆设计,可以极大地衰减爆炸冲击波峰值压力,减小冲击波对弹药垛的毁伤作用,降低弹药洞库内贮存弹药的殉爆概率,防止库存弹药发生整体殉爆,最大限度地减小发生爆炸时的损失。     

机库内爆炸效应的数值模拟研究

利用自编程序MMIC3D建立了机库的三维数值模型,采用三维Youngs界面技术对战斗部侵彻机库后发生爆炸情况下的流场分布进行了三维数值模拟。采用后处理软件Visc3D分析了冲击波在机库内的分布情况,在与实验结果对比的基础上,给出了不同关键点的压力曲线和一些规律性的仿真结果,并且通过计算结果的动画处理,清晰地看到战斗部在机库内部爆炸后所形成冲击波的传播规律。这些结果与规律基本符合物理现象和理论分析,对爆炸场近、远场的物理过程及其效应有了深刻的认识和理解,这对于如何高效毁伤机库内的飞机、人员以及相关设施具有重要的参考价值。     

模拟不同爆炸冲击波的计算方法研究

给出了一种可获得不同爆炸冲击波的方法。利用SolidWorks软件建立了冲击波生成区域与冲击波加载空气域的几何模型,采用Hypermesh软件对模型进行映射网格划分,并赋予材料参数和状态方程,通过设计Fortran程序,将所需冲击波的压力-时间曲线,转换为单位体积内能-时间的曲线,应用修正公式对曲线进行校正,然后加载到冲击波生成区域内,最后通过LS-DYNA有限元程序计算获得所需要的平面冲击波场。采用该计算方法可以模拟获得不同爆炸冲击波,误差范围在1.0%之内。该方法为深入研究爆炸冲击波创伤效应提供了一种有效的技术途径。     

储存火炸药黄土洞库爆炸事故后果模拟

黄土洞库具有覆盖层厚,结构稳定的特点,利于库房温湿度的控制,保证储存危险品的质量和安全;虽然,发生危险频率小,但一旦发生爆炸后果极为严重;分析了储存火炸药的黄土洞库发生爆炸事故的原因及爆炸危害形式,并选取存药量为60 t梯恩梯当量的黄土洞库为对象,模拟分析其发生爆炸产生的空气冲击波、飞散物危害、地震波危害。     

密闭装置内爆炸及数值模拟精度分析

通过密闭装置内爆炸试验,分析了密闭装置内冲击波的空间分布规律;研究密闭空间内爆炸数值模拟网格密度对计算精度的影响,采用 LS-DYNA 有限元程序对不同网格密度模型进行数值模拟;结果表明：密闭装置内爆炸冲击波在装置顶角和相交棱线附近汇聚叠加,分布复杂,超压时程曲线大多呈现多峰特性,超压衰减缓慢;网格密度越大模拟精度越高;比例距离越小,对网格密度要求越高;相同网格密度时,后续脉冲超压峰值精度较高。     

水中爆炸冲击波传播与气泡脉动的实验及数值模拟

以实验方法研究球形TNT炸药及柱形含铝炸药水中爆炸冲击波传播及气泡脉动规律。应用国际上通用的有限元程序MSC．DYTRAN模拟在重力影响下水中爆炸冲击波及气泡脉动的全物理过程,并将计算结果与实验结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了有限元模型正确、有效,结果准确。以此为基础,分析和总结了网格密度、圆柱形炸药长径比、爆炸距离、爆炸角度对冲击波峰值的影响。有限元模型、方法及计算结果对相关的工程研究和计算具有一定参考价值。     

水下爆炸冲击波对圆柱形壳体结构叠加效应的数值模拟

为研究水下多点起爆冲击波的叠加效应,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件的流固耦合算法,首先将固支方板在水下爆炸载荷作用下的数值模拟与试验数据进行对比,将水中爆炸冲击波的超压计算值与理论值进行对比,证明了流固耦合算法的设置及相关材料参数的选取是合理的。在此基础上,针对鱼雷模拟器,进行了同一当量下单装药和四装药起爆下的系列数值运算,初步分析时差对叠加效应的影响。结果表明:当TNT当量一定时,冲击波超压值随炸距和模拟器直径的增加呈指数形式衰减; 炸距越远,模拟器直径越小,冲击波的叠加效应越强; 对于1.63 g TNT,认为多装药同时起爆的时间间隔最大不超过11 μs。给出了超压放大倍数与模拟器直径和炸距间的关系式。研究结果为大口径弹水下爆炸冲击合成毁伤鱼雷提供了理论指导。     

高架桥下通道内爆炸灾害荷载数值模拟分析

为了掌握爆炸灾害中爆炸冲击波作用于建筑上的荷载特性,应用非线性显式有限元软件LS-DYNA建立了高架桥下通道内的爆炸数值模型;分析了网格划分方法对超压荷载计算结果的影响;得出了刚性地面上不同炸药当量、不同爆距下,通道外建筑迎爆面上荷载的变化规律,为建筑物的抗爆炸灾害预警、设计和加固等实际工程提供参考。     

爆炸冲击波在变向通道中传播规律数值模拟

基于LS-DYNA软件对单次变向通道内TNT爆炸进行模拟以验证利用LS-DYNA模拟的准确性,研究了变向角度θ和曲率半径R对变向通道内冲击波传播规律的影响。研究结果表明,当θ和R较小时,θ和R的变化对通道变向处冲击波参数的变化影响较大,对于远场处的影响较小;当θ为90°、R为0 mm时,通道内变向处外壁面所受压力是内壁面所受压力的2.17倍;随着θ的增大,反射冲击波超压峰值减小,冲击波能量分配趋于变向后通道,远场处超压峰值先减小后增大;随着R的增加,冲击波在变向处的反射现象不明显,反射冲击波的超压峰值低;随着θ和R的增加,外壁面与内壁面所受反射压力超压峰值之差减小;当θ和R分别增加到一定程度时,改变θ和R对整个通道内冲击波参数变化的影响并不明显,但外壁面压力仍然略高于内壁面压力。     

大型工房内爆炸冲击波流场分布规律

为可靠掌握大型工房结构内爆炸冲击波流场分布特征,对缩尺比例分别为1:5、1:7.5和1:10的工房缩比模型以较小的网格尺寸(空气和炸药均按比例缩小)进行有限元计算.通过计算得出,具有相同单元数量的3个数值模型得到的被爆区相同比例距离处冲击波超压峰值完全一致,其冲量为模型的几何比例系数.进一步分析表明,具有相同网格结构的数值模型计算结果具有相似性,在爆炸冲击波仿真计算中网格绝对尺寸并非计算精度的决定因素.这一现象的发现,指出了提高大型复杂结构中爆炸冲击波计算可靠性的网格划分方法.在此基础上,对一种大型工房内爆炸冲击波的传播规律进行分析,发现冲击波从窗户流入、在被爆区地面及梁底的反射与绕射、不同方向冲击波的碰撞迭加等过程是造成被爆区内冲击波压力多次振荡并持续很长时间的主要原因,而工房内超压峰值较大的区域与冲量较大的区域并不重合,因此在进行工程安全评估时应予以重视.     

建筑物内爆炸毁伤效应的数值模拟

利用动力分析有限元程序LS-DYNA3D,对战斗部装药在建筑物内部爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值模拟,并与经验公式的计算结果进行了对比,结果表明数值模拟结果与经验公式计算结果相一致,证明了建立的有限元模型的可行性,可为战斗部的设计及目标防护设计提供依据.     

数值模拟研究分叉巷道中冲击波传播规律

为了研究几何分叉结构对冲击波传播特性的影响,利用LS-DYNA三维数值模拟计算程序,对同一弱冲击波通过不同角度的两向分叉巷道时传播、衰减的情况行了数值模拟,并提出了超压/冲量(比)准则来衡量"平面波"。研究结果表明:超压(比)准则适用于描述分布的不均性,而冲量(比)准则能更好地衡量分叉巷道中冲击波的破坏作用;分叉角度的影响较大,随着分叉偏转角的增大,主巷道内冲量将增大而分巷道内冲量将减小,恢复"平面波"的距离也增大,但不超过6倍巷道等效直径。     

空空导弹爆炸冲击波对导弹类目标毁伤数值模拟

为了得到定量装药的爆炸冲击波对目标有效毁伤的临界距离。基于LS/DYNA软件,把导弹类目标简化成一定厚度的圆柱壳体,对定量炸药爆炸冲击波毁伤不同距离处的圆柱壳体进行了三维数值模拟,分析了不同距离处爆炸冲击波对壳体毁伤的作用方式和壳体的响应特征,得出了壳体不同的毁伤程度,得到了一定装药下爆炸冲击波毁伤目标的临界距离,为战斗部设计、毁伤评估及目标防护设计等提供参考。     

基于ANSYS/LS-DYNA模拟水下爆炸冲击波的等效质量法

文中针对通用有限元程序ANSYS／LS-DYNA在模拟远场水下爆炸时冲击波强度衰减过快的不足,提出了等效质量法,并利用该方法计算了某圆柱壳结构在远场水下爆炸冲击波作用下的动态响应,计算结果与试验结果吻合较好,从而验证了该方法的有效性。等效质量法可以显著提高ANSYS／LS-DYNA模拟远场水下爆炸冲击波的精度,从而增强了该程序模拟远场水下爆炸的能力。     

容器内填沙爆炸实验的数值模拟

为了研究沙介质衰减爆炸冲击性能,在圆柱形爆炸容器内进行填沙爆炸加载实验。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对实验过程进行数值模拟;分别采用三维流固耦合算法和二维自适应算法对容器结构动态响应进行分析。模拟得到容器外壁面正对爆心部位的环向应变在大装药量时与实验结果吻合较好。通过数值模拟,获取了容器内部壁面反射超压载荷和沙中成腔尺寸等信息。     

新型爆炸系统的数值模拟研究

介绍了新型爆炸系统的原理、特性.对点火系统进行了数值模拟研究,并与实测速度进行了比较,二者符合得很好,为系统优化设计提供了理论依据.该系统安全并且可靠,能够满足有关火箭发动机总体的各项技术指标要求.该系统对推进钝感弹药引爆技术,特别是高新技术弹药的发展有重要意义.随着信息技术的发展,它将成为最先进的引爆系统.     

混凝土中爆炸的破坏效应数值模拟

根据混凝土介质在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏特性,利用LS—DYNA程序流-固耦合算法,使用能够反映拉伸破坏的Tayler-Chen—Kuszmand（TCK）和反映压缩破坏的Tayler-Chen-Kuszmand（TCK）材料模型,通过建立混凝土有限元模型,进行混凝土在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏效应的数值计算分析．数值计算能够很好地模拟钢筋混凝土内部爆炸时中心爆炸空腔压缩面和自由面的拉伸层裂破坏过程．     

预制破片战斗部冲击波超压的数值模拟

为了分析不同层数预制破片战斗部的冲击波超压值,讨论了超压与破片层数、炸距的关系,计算了单层和多层预制破片战斗部在静止和运动爆炸时冲击波超压的大小和分布规律,其结论对于飞机结构战伤仿真、预制破片战斗部的设计优化等具有一定的参考价值．     

大型通道中粉尘爆炸的数值模拟

将火焰阵面视作无限薄的内边界,流场被分为两部分。根据火焰阵面的守恒方程,火焰两侧的特征线方程以及湍流燃烧公式可求出火焰两侧的参数。再根据管道两端的边界条件,利用 Rubin-Lax-Wendroff 格式进而求得不同时刻管内流场的结构。本文凭此对大型通道中的粉尘爆炸进行了数值模拟和讨论。