带隔板复合装药结构对双层罩毁伤元成型的影响

针对带隔板复合装药爆轰波控制问题,利用LS-DYNA软件仿真研究了不同隔板参数及复合装药结构参数对爆轰波传播及作用过程的影响;结合X光成像试验验证并通过仿真研究了双层药型罩在不同装药结构参数下的成型规律。结果表明,随着隔板厚度及复合装药高度的增加,复合装药爆轰波由球面波向V形波转化,使得双层药型罩从包覆式侵彻体向杆式侵彻体转换;其中侵彻体的头部速度和长径比与隔板厚度、装药高度、炸药性能呈正相关,与隔板半径、隔板底部距起爆中心位置、内外层炸药直径比呈负相关,当隔板厚度为0.114~0.142倍装药口径、隔板半径为0.400~0.429倍装药口径、隔板底部距起爆中心位置为0.100~0.129倍装药口径、复合装药高度为0.971~1.257倍装药口径、内外层炸药直径比为0.77~0.83时,杆式侵彻体成型较好。

动载下层状岩体力学特性试验与数值模拟

为研究冲击载荷作用下层状复合岩体的动态力学性能和破裂机制,基于煤单体和白砂岩构成层状软硬煤岩复合体,利用分离式霍普金森压杆试验装置和LS-DYNA有限元分析软件,结合Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型,开展不同速率和不同冲击方向下层状软硬煤岩复合体加载试验。结果表明:静态载荷作用下,层状煤岩复合体的强度不会随加载方向变化,动态载荷下层状煤岩复合体的峰值应力和动态增长因子DIF都随冲击速度增加呈线性增大,并且波阻抗匹配效果更好的HS复合体力学性能始终优于SH复合体(S和H分别代表煤单体和白砂岩),随着冲击速度增加这种现象逐渐减弱;层状煤岩复合体耗散能密度与入射能密度呈二次增长关系,分形维数也随着速度增加而不断增大,其中,应力波由硬入软时得到的效果优于由软入硬;层状煤岩复合体破碎程度随冲击速度增加而愈发剧烈,HS复合体破坏程度大于同条件下的SH复合体,白砂岩多呈剪切状破碎,煤单体多呈粉碎锥形破坏;层状煤岩复合体交界处与其他区域强度不一致,造成复合体破坏顺序改变,复合体整体强度规律从小到大依次为煤单体非交界面区域、煤单体交界面区域、白砂岩交界面区域、白砂岩非交界面区域。

基于ANSYS LS-DYNA水下爆破阻波帘的设计与研究

水下爆破试验危险性大、成本高,在实验室进行相关试验项目对设备和场地的要求非常严格,每次试验都要按照相关程序进行审批。针对目前爆破试验程序繁琐及等待周期长等现状,以水下爆破防护为研究对象,应用碰撞振动仿真技术设计水下爆破阻波帘,使设计的产品在尽可能少的水下试验次数下达到满意的效果。采用ANSYS LS-DYNA模块,使用不同材料做成的阻波帘进行防护仿真。在距爆炸点5 m,压强为7.5 MPa的位置进行数据采集,对比分析帆布阻波帘与其他5种不同材料的阻波帘的爆轰波减小系数。仿真结果表明,阻波性能从高到低排序为:空气泡、多孔铝板、汽车轮胎、泡沫塑料、石棉布。其中空气泡的阻波帘,在1 kg TNT当量工况条件下,距爆炸点5 m,压强为0.22 MPa处,压强降低率达到97%,防护效果最好。

组合帷幕阻波帘对水下冲击波的防护特性分析

帷幕阻波帘对水下冲击波具有衰减作用,有利于水下建筑物保护,防止生态环境恶化,维持原始水域生态平衡,因此应用帷幕阻波帘减弱冲击波的破坏作用具有重要的现实意义。针对水下爆破高能量冲击波和反复形成的气泡脉动现象,设计了气泡帷幕与气泡膜帆布帘分段防护组合式帷幕阻波帘。首先应用Zamyshlyayev经验解析方法计算气泡帷幕对冲击波的压力衰减过程,在此基础上采用ANSYS LS-DYNA模块,模拟分析最优阻波帘设计方案。通过在水下4 m使用300 g乳化炸药作为爆源,距试验药包半径3 m布置水击波测点及半径9 m处布置鱼类网箱进行测试,试验结果表明,冲击波综合衰减率为97.72%~98.29%,满足了对水下冲击波防护特性的要求,验证了组合帷幕阻波帘设计的合理性。

浅水爆炸特性数值模拟研究

为对浅水爆炸的荷载特性进行研究,首先采用LS-DYNA建立的浅水爆炸三维数值模拟模型对浅水爆炸的冲击波传播与气泡脉动进行了模拟,通过与经验计算公式对比验证了模型的可信性;然后,对浅水爆炸的荷载特点和分布规律进行了分析,并初步探究了水面及水底的影响规律,得到如下结论:LS-DYNA可实现浅水爆炸的有效模拟,模拟结果符合理论形态,且计算得到的荷载峰压和比冲量等特性参数与经验公式吻合良好。浅水爆炸荷载峰压在冲击波传播阶段出现,气泡脉动阶段荷载的比冲量则明显高于冲击波传播阶段,在浅水爆炸毁伤效应研究中,以上两个阶段均需考虑。炸药起爆深度附近及其以下水域为浅水爆炸荷载的主要作用区域。水面反射稀疏波和水底反射冲击波的峰压和衰减时间与冲击波相近;随着爆深增加,反射波对水面及水底附近位置影响增大,对水域中间位置的影响先减小后增大。

基于ANSYS/LS-DYNA的波浪对潜射导弹出水姿态影响分析

波浪是影响潜射导弹出水姿态的重要因素,直接关系到导弹出水后空中飞行的成败。利用ANSYS/LS-DYNA有限元动力分析软件,建立了潜射导弹出水过程三维模型,分析了潜射导弹在纵浪影响下出水姿态变化过程。结果表明,潜射导弹出水俯仰角、俯仰角速度随浪级和出水相位的变化而变化,浪级越大,变化越显著。

爆炸荷载作用下应力波衰减规律研究

岩体爆破理论和应力波衰减的研究,直接关系到国家的基本建设。迄今国内外在应力波衰减方面,已取得了一些积极的进展,但仍处于探索研究阶段。本文应用ANSYS/LS-DYNA动力有限元对柱状药包爆炸应力波在裂隙岩体里传播进行模拟,与理论计算值进行比较,得出了合理的应力衰减指数。

爆炸冲击波在建筑群中传播规律的数值模拟研究

为了研究建筑群的布局特性对爆炸冲击波传播的干扰作用及爆炸对周围环境的影响,笔者基于任意拉格朗日多物质流固耦合算法,对空气采用ALE网格,爆轰产物采用JWL状态方程,利用LS-DYNA程序对TNT理想爆炸源的爆炸进行了数值模拟,并与经验公式的计算结果进行了对比,得出了数值模拟方法可行的结论。在该基础上,以一个建筑小区为例,对其遭受爆炸后的响应作了进一步模拟研究。结果表明,建筑物的密度和布局方式对爆炸场的数值与形态都有敏感作用,因此,在城市规划建筑布局阶段,应考虑建筑密度和布局对爆炸冲击波的影响。

基于ANSYS的霍普金森拉杆装置设计研究

分离式霍普金森拉杆(Split Hopkinson Tension Bar,SHTB)装置被广泛用于研究材料的动态抗拉力学性能,对SHTB来说,入射拉伸波的峰值大小、脉冲时长及脉冲升时等直接关系拉伸实验结果的准确性。目前尚无系统性地对入射拉伸波的产生尤其是实验装置中各部件的尺寸对入射波波形影响的研究。采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对SHTB实验装置中入射波产生过程的波形叠加、幅值等问题进行数值分析,为改进SHTB实验装置提供了设计依据。

新型高能钝感炸药JBO-9X在较高冲击压力下冲击起爆过程的实验研究

采用高速扫描相机和楔形炸药构型,对新型高能钝感炸药JBO-9X的冲击起爆过程进行了实验研究;采用LS-DYNA软件对实验结果进行了数值模拟验证。结果表明,在6.9GPa的入射冲击压力下,JBO-9X炸药的冲击转爆轰时间为1.5μs,冲击到爆轰的距离为7.9mm;当冲击波刚进入炸药时,炸药发生化学反应的比例(λ)为0.2,随着冲击波进入炸药的距离增加,受试炸药中发生化学反应的比例逐步增加。在实验条件下,入射冲击波压力为6.85GPa时,JBO-9X炸药的冲击到爆轰距离为8.0mm。化学反应比例随冲击波进入炸药距离的增长曲线与实验基本相同。

冲击波作用下LY12铝合金结构毁伤的数值模拟

针对冲击波作用下的结构毁伤判据问题,利用LS-DYNA软件,对LY12铝合金平板结构的损伤过程进行了数值模拟。讨论了冲击波超压、正压作用时间、材料屈服强度和结构自振频率等因素对结构破坏的影响规律,提出了一个以超压为函数,以正压作用时间、材料屈服强度和结构自振频率为参量的破坏判据,与实验结果比较,该判据吻合程度较高。

预应力锚杆弹性波检测原理与应用

为了提高锚杆支护施工质量和降低垮巷冒顶事故发生率,综合振动理论和数值模拟技术研究了预应力锚杆弹性波检测技术,对于预应力锚杆的无损检测起到极大的推动作用.建立了与无预应力锚杆不同的预应力锚杆纵向振动力学模型,得出了影响锚杆时域波形、频谱曲线的几个主要锚固参数,采用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了预应力锚杆在脉冲激励作用下的动态响应,分析了预应力锚杆动态响应与无预应力锚杆动态响应的异同,揭示了预应力、锚固段对锚杆动态响应的影响规律.现场测试结果表明,检测精度可以满足工程施工质量的需求.

以LS-DYNA为基的重型凿岩机冲击能的波动力学分析

利用波动力学从理论上分析重型凿岩机冲击凿岩系统模型,得出冲击动载参数的相关表达式,并在此基础上用非线性动力学分析软件LS-DYNA对其本构模型进行仿真计算,分析中等硬度岩石条件下重型凿岩机冲击凿岩所需冲击能的临界值问题。为以后钻头研究和重型凿岩机的设计提供一种有效的分析方法。

近地面TNT爆炸的试验研究和数值模拟

为了研究近地面化学爆炸的冲击波传播特性,在试验场进行了不同当量的TNT近地面爆炸试验,并应用有限元方法模拟了其中2种工况的冲击波传播过程。数值模拟结果与试验数据吻合较好,表明计算模型和参数选取的合理性和正确性,该模型和算法可以为进一步研究近地面爆炸冲击波传播特性提供有效手段。

LY-12靶板在爆炸冲击波作用下损伤的有限元分析

利用有限元理论,通过建模和有限元分析,对LY-12靶板在爆炸冲击波作用下的变形特点及损伤模式进行分析。步骤包括定义材料属性及参数、构建模型并进行网格划分、定义约束、计算结果与试验分析。得出靶板的变形特点和不同点的参数曲线,旨在为装备的改进维修提供依据。

水耦合装药下爆炸应力波传播规律的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA软件对爆炸应力波传播规律在炮孔水耦合装药不同耦合系数条件下模拟研究,并对所得到的模拟结果数据进行拟合分析,得到了4种炮孔水耦合装药条件下爆炸应力波峰值随传播距离衰减的指数α,并得到在爆破水耦合装药下最佳的不耦合系数为2.6。

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。

TC4钛合金板材激光冲击强化动态应力波传播特性的数值模拟与实验

对广泛应用于飞行器构件上的TC4(Ti-6Al-4V)钛合金,当受到激光冲击强化后的内部动态应力波传播特性建立模型,并进行数值模拟和实验验证。结果表明,实验测试与仿真结果比较接近,证明该文数值模拟的合理性,为后续实验研究提供了理论依据。

水下炮孔爆破不同方向的水中冲击波传播特性研究

水中冲击波对水中的构筑物具有很大破坏作用,研究水击波的特性对水中兵器、舰船等方面具有很大的军事意义,对于民用水下工程爆破的安全使用和推广也具有指导意义。采用ANSYS/LS—DYNA有限元软件建立简化的水下台阶爆破数学模型,探索和分析其在不同方向上的传播衰减特性。结果显示:水中冲击波的衰减规律具有方向性,在垂直水底方向水中冲击波压力衰减最快,其次是平行于坡顶线方向,最小抵抗线方向的水中冲击波压力衰减是最慢的。

植物秸秆吸能缓冲特性研究

植物秸秆是我国一笔巨大的经济资源。采用数值方法计算了冲击波与植物秸秆相互作用的过程,并通过爆炸实验对爆炸冲击波在植物秸秆材料前后压力分布进行了测试,数值计算结果和实验都证明植物秸秆是良好的吸能缓冲材料。