SPH法揭秘：水中炸药爆炸形成水柱的壮丽瞬间

1，项目描述

本项目为采用LSDYNA软件模拟水中炸药爆炸冲击形成水柱的过程。详细介绍SPH方法使用，各sph的part间连接方式的建立，在采矿、隧道开挖、爆炸焊接、加工工艺等方面应用较多，为工程使用提供重要参考依据。

2，几何模型

首先利用SOLIDWORKS建立空气、水、炸药的几何模型，实体模型在划分网格后，通过lspp转换为sph粒子，模型如下图所示。

Sph创建方法如下：

3，材料及part

空气、水采用NULL本构，炸药采用MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN本构。各材料参数如下：

*MAT_NULL

$空气cMgus单位制

        1 1.2929e-3  

*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL

        1  -1e-6      0.00      0.00      0.00      0.4      0.4      0.00    

2.068e-6        1.0

$$炸药TNT

*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN

        3      1.63     0.693     0.27   0.00E+0  

*EOS_JWL

        3      3.71  7.43E-02     4.15     0.950      0.30    7.0E-02    1.00

$

*MAT_NULL

$水cmgus单位制

$#     mid        ro        pc        mu     terod     cerod        ym        pr

        2       1.0       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0

*EOS_GRUNEISEN

$#   eosid         c        s1        s2        s3     gamao         a        e0

        2      1.65      1.92    -0.096       0.0      0.35       0.02.89000E-6

$#      v0  

      0.0

4，SPH单元及有限元网格

空气、水、炸药均采用SPH算法，相关控制参数如下：

*CON*TROL_SPH

$#    ncbs     boxid        dt      idim    memory      form     start      maxv

        1         01.00000E20         3       150         0       0.01.00000E15

$#    cont     deriv       ini     ishow     ierod     icont     iavis     isymp

        0         0         0         0         0         0         0       100

*SECTION_SPH_TITLE

COLA SPH

$#   secid      cslh      hmin      hmax    sphini     death     start   sphkern

       32       1.2       0.2       2.0       0.01.00000E20       0.0         0

Sph粒子有限元网格如下，红色为炸药，咖啡色为水，黄色为空气。

5，边界及载荷

对炸药施加爆炸载荷。

*INITIAL_DETONATION

$#     pid         x         y         z        lt  

        6       0.0       0.0       0.0       0.0

6，求解设置

计算时间10ms，时间步因采用0.9

*CON*T*ROL_TERMINATION

$#  endtim    endcyc     dtmin    endeng    endmas      

  10000.0         0       0.0       0.0       0.0

*CON*T*ROL_TIMESTEP

$#  dtinit    tssfac      isdo    tslimt     dt2ms      lctm     erode     ms1st

      0.0       0.9         0       0.0       0.0         0         0         0

$#  dt2msf   dt2mslc     imscl    unused    unused     rmscl    

      0.0         0         0                           0.0

7，求解

6核cpu求解时间28min。

8，结果分析

通过计算，爆炸后，水被冲击形成冲击波，可看到空气域中的水射流。

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