单层板壳穿甲数值仿真分析

板壳结构在高速冲击载荷作用下的穿甲是非常复杂的高度非线性动态响应过程,现有各种理论和实验研究方法都有各自不同的应用范围与条件.借助于有限元程序LS-DYNA对单层板壳结构在具有锥形弹头导弹高速冲击载荷作用下的侵彻、穿孔过程进行数值仿真分析,讨论弹体以不同速度、不同角度冲击不同厚度钢板所形成的塑性区域范围、破口形状和破口半径,定量描述了穿甲后钢板中的塑性区分布以及破口半径的大小.仿真分析表明,弹体的冲击速度和入射角度是影响板壳中塑性区分布范围和破口半径大小的主要因素.表明该数值算法适用于解决高速冲击动力学问题,模拟和预测材料在高速冲击下的瞬态响应.     

舰船防护结构穿甲后爆炸的数值仿真分析

为了研究冲击爆炸作用下舰船防护结构的破坏情况,将该结构简化为多层板架结构,借助于有限元程序LS-DYNA中的ALE算法,同时考虑穿甲和爆炸的作用,对其在穿甲后爆炸荷载作用下的非线性动态响应过程进行仿真分析,描述了钢板的破口形状、破口半径及板上单元等效应力随时间变化的情况,并与舷外接触爆炸对结构的破坏情况进行比较.结果表明穿甲后爆炸能对舰体内部造成破坏,因此它是一种比较理想的反舰攻击方式.     

多层板壳结构在水下接触爆炸载荷作用下的试验研究

对多层板壳结构在3种不同装药量进行了水下接触爆炸试验,对试验模型所产生的结构变形、破口尺寸、破口形状及试验模型典型部位的动态响应情况进行了观测与分析.验证了试验之前的理论分析和数值仿真的正确性和合理性,即在不同装药量下分别破坏1层、2层及3层靶板.同时探讨了有无水下防御结构的利弊及防护效果,这对于舰船舷侧防护结构在水下接触爆炸载倚作用下的防护机理研究具有参考意义.     

并敷爆炸材料传爆状态的数值模拟及分析

为研究并敷爆炸材料的传爆状态，利用ANSYS／LS-DYNA 2D对不同爆速爆炸材料并敷段的爆轰过程进行了数值模拟，其结果与实验结果和理论分析结果吻合的很好，验证了理论分析的合理性，同时证明了数值模拟方法在并敷爆炸材料爆轰波传播中的适用性和科学性。研究工作对于光面爆破、预裂爆破等爆轰机理的研究和工程爆破实践具有重要的指导意义．     

接触爆炸下舰船电力系统生命力的研究

重点分析了在接触爆炸下舰船电力系统主要电气设备的破坏机量，给出了便于应用的主要电气设备的破坏判据和破坏概率模型以及电力系统负荷的受电概率模型，并在此基础上给出了一种电力系统生命力评估的计算机仿方法。     

瓦斯与煤尘混合物爆炸特性数值模拟仿真

运用Fluent对瓦斯煤尘混合物爆炸过程进行了数值模拟,并对爆炸过程中爆炸超压和火焰温度,进行了分析.结果表明:在爆炸初始3ms内的火焰温度上升速率达到了3 000K/ms,火焰最高温度达到了3 400K.瓦斯煤尘混合物爆炸的最大爆炸超压随着煤尘粒径的增大而减小;当瓦斯浓度为5%,煤尘浓度为390g/m3时,瓦斯煤尘混合物爆炸的最大爆炸超压值最高.该模拟仿真系统的仿真结果为预防煤矿瓦斯、瓦斯煤尘爆炸提供数据基础和参考.     

大型水面舰艇防雷舱结构防护机理数值仿真

为研究大型水面舰艇防雷舱结构的防护机理,运用MSC.Dytran,建立多材料和多耦合面的流固耦合模型,模拟了典型防雷舱结构在水下接触爆炸作用下的变形与破坏,并与试验结果进行对比,验证该方法的正确性.在综合分析防雷舱结构破坏的基本过程、外板对冲击波的响应、第1层空舱和液舱防护机理的基础上,分析了水下接触爆炸时冲击波荷载和气泡膨胀荷载分别对防雷舱结构的作用机理,研究了防雷舱结构对水下接触爆炸的防护机理.结果表明:外板是防护冲击波的主要载体,高速度破片的防护主要依赖防护液舱,而气泡膨胀荷载的防护则需要第1层空舱的舱壁结构整体承担.     

高强钢筋混凝土板抗接触爆炸破坏形态分析

用分离式钢筋混凝土模型建模,利用ANSYS/LS-DYNA软件对高强钢筋混凝土板抗接触爆炸破坏形态进行数值模拟,其中钢筋采用随动硬化模型,混凝土采用HJC模型。结果表明:高强钢筋及其配筋率、钢筋布置方式对爆炸成坑的尺寸和震塌破坏程度有一定的影响,配筋率越大,钢筋间距越小,钢筋强度越高,震塌破坏的面积越小。通过与试验结果对比,数值分析与试验结果比较吻合。     

近场空爆载荷作用下船体板变形估算方法

鉴于目前我国舰船空中爆炸结构响应试验数据的匮乏以及对复杂结构采用理论求得解析解的困难,对船体板结构在空中近场爆炸载荷作用下的破坏估算方法进行研究.根据爆轰波理论及气体膨胀理论计算出空中近场爆炸载荷的形式及其正压作用时间,应用应力波及塑性动力学理论推导船体板结构的变形,得到不同空爆工况下船体板的破口大小及挠度.通过算例进行验证,计算结果与经验值良好吻合.所推导的估算方法应用于舰船结构在空中近场爆炸冲击波作用下产生的毁伤能够满足工程计算精度要求,可作为舰船防护结构的设计依据.     

瓦斯爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟

从三维N-S方程出发，用TVD格式，对瓦斯爆炸过程中火焰产生压力波的过程进行了数值模拟，在此基础上，模拟了氢氧燃烧驱动的破膜过程以及破膜前后压缩波、稀疏波对火焰阵面的影响，同时，也研究了瓦斯爆炸过程中，压力波、火焰与障碍物的相互作用，数值模拟结果与理论分析吻合较好，从而进一步验证了该程序能处理含有化学反应和复杂管道的预混可燃气体爆炸问题。     

Numerical simulation of non-contact explosion by door breaching explosive

Aiming at the estimation of personal injury attached by counter-terrorist door breaching explosive blast wave,according to the actual scene,four typical application space models of counter-terrorist door breaching explosives are established,and numerical simulation of air-blast wave propagation by non-contact explosion counter-terrorist door breaching explosive are achieved. The research results show that the overpressure behind the target door is attenuated deeply through the burglary resistant safety door,and the propagation of blast wave and the damage effect under different space conditions are obviously different.     

Numerical simulation for explosion wave propagation of combustible mixture gas

A two-dimensional multi-material code was indigenously developed to investigate the effects of duct boundary conditions and ignition positions on the propagation law of explosion wave for hydrogen and methane-based combustible mixture gas. In the code,Young’s technique was employed to track the interface between the explosion products and air,and combustible function model was adopted to simulate ignition process. The code was employed to study explosion flow field inside and outside the duct and to obtain peak pressures in different boundary conditions and ignition positions. Numerical results suggest that during the propagation in a duct,for point initiation,the curvature of spherical wave front gradually decreases and evolves into plane wave. Due to the multiple reflections on the duct wall,multi-peak values appear on pressure—time curve,and peak pressure strongly relies on the duct boundary conditions and ignition position. When explosive wave reaches the exit of the duct,explosion products expand outward and forms shock wave in air. Multiple rarefaction waves also occur and propagate upstream along the duct to decrease the pressure in the duct. The results are in agreement with one-dimensional isentropic gas flow theory of the explosion products,and indicate that the ignition model and multi-material interface treatment method are feasible.     

障碍物诱导瓦斯爆炸湍流火焰数值模拟

为了研究障碍物诱导湍流火焰特性,基于150 mm×150 mm×500 mm的小尺度爆炸腔体,在三个障碍物交错放置的条件下,采用预混燃烧模型对瓦斯爆炸过程进行大涡模拟。基于模拟结果,分析了瓦斯爆炸过程中火焰结构、未燃气体流动迹线以及火焰与未燃气体漩涡耦合规律。结果发现:小尺度条件下,障碍物诱导火焰形变,增大火焰面积,提高燃烧速率;在障碍物扰动作用下,未燃预混气体在障碍物形成漩涡,且漩涡尺寸及强度逐渐增大;未燃预混气体漩涡将爆炸火焰卷入其中,形成湍流火焰。     

Numerical simulation to determine the gas explosion risk in longwall goaf areas: A case study of Xutuan Colliery

Underground gassy longwall mining goafs may suffer potential gas explosions during the mining process because of the irregularity of gas emissions in the goaf and poor ventilation of the working face, which are risks difficult to control. In this work, the 3235 working face of the Xutuan Colliery in Suzhou City, China, was researched as a case study. The effects of air quantity and gas emission on the three-dimensional distribution of oxygen and methane concentration in the longwall goaf were studied. Based on the revised Coward’s triangle and linear coupling region formula, the coupled methane-oxygen explosive hazard zones (CEHZs) were drawn. Furthermore, a simple practical index was proposed to quantitatively determine the gas explosion risk in the longwall goaf. The results showed that the CEHZs mainly focus on the intake side where the risk of gas explosion is greatest. The CEHZ is reduced with increasing air quantity. Moreover, the higher the gas emission, the larger the CEHZ, which moves towards the intake side at low goaf heights and shifts to the deeper parts of the goaf at high heights. In addition, the risk of gas explosion is reduced as air quantities increase, but when gas emissions increase to a higher level (greater than 50 m³/min), the volume of the CEHZ does not decrease with the increase of air quantity, and the risk of gas explosion no longer shows a linear downward trend. This study is of significance as it seeks to reduce gas explosion accidents and improve mine production safety.     

空气与土中爆炸波模拟装置的数值分析

用常规炸药爆炸模拟核爆空气冲击波时 ,起爆药量、起爆次数、延时起爆时间间隔以及管道长度等都将影响所产生的冲击波波形 .本文通过数值计算的方法 ,对以上影响因素进行数值分析表明 :多次起爆可以延长冲击波正压作用时间 ,合理地考虑各种相关因素可以得到比较理想的冲击波波形     

水下爆炸船体结构响应间断伽辽金法数值模拟

为求解水下爆炸强间断流场,采用Level Set方法定位多相流界面位置,应用虚拟流体方法处理邻近界面两侧物理量,并用RKDG方法进行空间和时间的离散,求解流场的Euler方程,并进行一维、二维评价,计算结果能够较好地反映水下爆炸冲击波产生、传播、反射和爆炸产物的膨胀等现象.最后,结合大型非线性有限元软件ABAQUS,模拟了船体板在水下爆炸载荷作用下的变形和响应特征.模拟结果表明,间断迦辽金法能够实现对水下爆炸船体结构响应精确模拟,板架结构响应与爆心距离成反比.     

钢筋混凝土框架结构在爆炸荷载下的动力响应及破坏分析

采用有限元软件SAP2000模拟钢筋混凝土框架在不同峰值的爆炸荷载下的动力响应过程。通过对结构各构件在不同峰值爆炸荷载下的位移对比分析,结果表明在钢筋混凝土框架中受爆炸荷载直接作用的那部分构件位移变形非常大的,是远离爆炸荷载那部分构件位移的几十倍,说明爆炸荷载作用下结构构件的破坏具有一定的局部性。分析结果还表明当爆炸荷载较大时结构构件有可能发生剪切破坏而导致整个结构在短时间内整体破坏。