基于Autodyn数值模拟的卡钻处理技术研究

为了解决卡钻实际操作存在的问题,采用了理论分析与数值模拟相结合的方法。通过理论分析,以应力波原理为基础,研究了选择装药的形状以及装药的半径;采用Autodyn软件进行数值模拟。研究得出:选择半径60 mm、高150 cm的炸药,在距离钻头100 cm处安放,可以在钻机薄弱位置形成应力集中,进而使钻头与加重杆有效分离;选择合理安排药包药量和安装位置,产生冲击加载,可以在钻具薄弱部位形成应力集中,实现准确断裂。

近水面水下爆炸对结构冲击的数值模拟

采用AUTODYN数值计算软件,对彭托利特炸药近水面爆炸时对圆柱壳体的冲击加载过程进行了数值模拟。计算时,在炸药及其附近水域建立足够细密的二维Euler网格模型,以捕捉初始冲击波的高频特征;并将计算结果映射到三维流固耦合模型中继续计算,较好地解决了计算精度和计算耗时之间的矛盾;同时选择了合理的材料模型参数和网格单元类型。数值计算结果与实验吻合较好。计算方法对结构抗冲击数值模拟具有一定的参考意义。

近小尺度壁面水下爆炸射流特性数值模拟

为了考察结构尺度对气泡射流动态特性的影响,利用AUTODYN软件,针对三种不同尺度的球形固壁面进行近壁面水下爆炸数值模拟计算。计算结果表明:壁面尺度越小,射流穿透气泡越早,气泡体积越小、越细长,射流速度越大,但射流宽度越小,射流冲击压力对壁面的作用越弱,压力产生的比冲量越小。研究结果初步揭示了结构尺度的减小不利于水射流威力的发挥,为打击小型目标的水中兵器战斗部威力设计提供有益参考。

混凝土中爆炸模拟的数值方法比较

应用AUTODYN商业软件对装药在混凝土靶介质中的爆炸过程进行数值模拟,对比了混凝土中爆炸模拟的不同方法。将各数值方法模拟得到的混凝土毁伤特征尺寸与相关实验数据进行比较,研究了各数值方法的准确性及描述混凝土毁伤特征的可靠性参数。结果发现:Euler算法计算的压力最大,SPH和Lagrange耦合算法计算的压力最小;Euler算法和SPH算法计算的压力衰减过程会发生比较显著的扰动。以不同的平均网格尺寸对数值模拟结果的影响分析了各种数值方法的稳定性。比较靶体上同一测点的压力时间历程表明网格变化对测点处压力影响不大。通过应用各种数值方法模拟再现混凝土中的爆炸过程,揭示了各种方法的优缺点,明确了现有商业软件模拟混凝土中爆炸的适用性。

烟幕初始云团最大半径数值模拟

基于圆柱体发烟装置,采用Truegrid仿真软件建立带有"V"型刻槽的圆柱壳体网格模型,并用Autodyn软件建立发烟装置仿真模型,对烟幕初始云团爆炸分散过程爆轰压力变化规律进行数值模拟。借助于MATLAB提供的分段线性插值函数,将压力作为已知量引入爆炸分散理论模型,采用欧拉法对模型进行数值计算。开展了野外测试实验,采用摄像法和图像处理技术得到试验数据。结果表明,爆炸分散第一阶段发生时间为0～8.9×10-6s,烟幕初始云团最大半径增大为原来的3～4倍;在爆炸分散第二阶段,烟幕初始云团最大半径增大到约3 m。基于Truegrid与Autodyn混合仿真,并与爆炸分散理论模型相结合的方法,相比仅利用数值积分求解爆炸分散模型的传统理论方法,烟幕初始云团最大半径的计算误差降低了3%～8%,且烟幕初始云团最大半径比单一理论模型法更接近实验结果。采用欧拉法计算模型的收敛性优于四阶龙格-库塔法。

基于AUTODYN的火工品爆炸冲击响应仿真分析

根据火工品爆炸冲击环境模拟装置的基本原理,采用AUTODYN数值计算软件,对火工品激励响应板爆炸冲击模拟装置进行了仿真研究。得到了不同位置的加速度时程曲线,将计算结果和试验数据进行了对比。结果表明,试验与计算结果吻合较好。通过前期仿真计算减少了试验调试时间与难度,降低了试验成本,提高了火工品爆炸冲击试验的精度,对高量级火工品爆炸冲击试验具有重要指导意义。

二氧化碳致裂器在岩石中深孔预裂爆破中的应用研究

二氧化碳致裂器具有施工安全、操作简单等明显的优点,由于其能量释放嘴的限制,在岩石爆破中受到一定的局限。归纳分析了当今二氧化碳致裂器释放嘴结构状况,采用大型分析软件模拟分析了释放嘴,提出了喷嘴适合边坡预裂爆破的结构形式是锥形,进口宽度为40 mm,出口宽度为20 mm,长度为18 mm,收缩角约30°释放嘴优化结构形式和合理参数,喷嘴形状应为长条矩形状,沿致裂器两侧竖向线等距排列的布置,并在实际工程中试用效果良好。