乳化炸药引爆B炸药:能量传递的精准模拟

一、描述

爆炸引爆在工程上应用非常广,如冲击引爆、爆炸引爆、燃气燃烧引爆等。本文采用LSDYNA软件针对乳化炸药爆炸引爆B炸药进行研究,模型包括最内部的乳化炸药,最外侧的空气域,以及中间的B炸药。

图片1.png



二、几何模型

几何模型包括空气、B炸药、引爆乳化炸药。首先利用workbench的dm模块建立空气、B炸药、引爆乳化炸药的几何模型,注意的是三个模型要放入一个part下,以保证他们之间可以形成共节点的有限元模型。模型如下图所示,采用1/2模型,分析类型为2D轴对称分析,因此模型没有厚度。



三、材料

空气采用null本构及GRUNEISEN状态方程。乳化炸药采用MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN本构及jwl状态方程。B炸药采用点火增长模型本构*MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO和*EOS_IGNITION_AND_GROWTH_OF_REACTION_IN_HE状态方程,具体的材料本构参数如下:

$

*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN

$#     mid        ro         d       pcj      beta         k         g      sigy

        1  1.000000  0.250000  0.020000     0.000     0.000     0.000     0.000

*EOS_JWL

$#   eosid         a         b        r1        r2      omeg        e0        vo

        1  0.564640  0.053520  6.836720  2.201690  0.153460  0.017760  1.000000

$

*MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO

2,1.792,0.0454,0.002,0.003,0,0,0

0,0,0,0,0,0,0,0

0,0,0,0,0,0,0,0

0,0,0,0,0,0,0,0

0,0,0,0,0,0,0,0

*EOS_IGNITION_AND_GROWTH_OF_REACTION_IN_HE

2,3.729,0.05412,4.453,1.102,0.667,4.884E-6,40.66

-1.339,2.091E-5,7.2,3.6,0.015,15,1.95,1

0.1111,0.6667,1.4E-5,4.18E-5,4,0,0.1295,298

8,0.1111,1,2,0.25,0

*MAT_NULL

        3  1.0       0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00    

*EOS_GRUNEISEN

        3  1.65      1.92        0      0.00      0.10      0.00        0    

 1.00

$




四、单元及有限元网格

在workbench下划分网格,网格尺寸为1mm。网格数5万以上。采用单层全六面体网格。网格如下图所示:

图片2.png

单元全部采用2D轴对称单元lagrange算法。

*SECTION_SHELL

        1        14    1.0000       1.0       0.0       0.0         0         1

 0.00      0.00      0.00      0.00      0.00  


五、单位制选择cm-g-us,并输出k文件



六、接触定义

k文件添加2D自动接触,注意格式要求空2行。并添加单面自动接触。

$

*contact_2d_automatic

$

*CONTACT_2D_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE

        0         0 1.000            50 0.000     0.000     0.000             6

0.000    0.1000E+08




七、part部件

部件1为空气,2为乳化炸药,3为B炸药。

*PART

Part          1 for Mat         3 and Elem Type         1

        1         1         3         3         0         0         0

$

*PART

Part          2 for Mat         1 and Elem Type         1

        2         1         1         1         0         0         0

$

*PART

Part          3 for Mat         2 and Elem Type         1

        3         1         2         2         0         0         0



八、计算条件

采用100us计算时长。

*CON*T*ROL_TERMINATION

 100.             0   0.00000   0.00000   0.00000




九、求解

求解过程如下,6核cpu计算时间需要不到1min。

图片3.png




十、结果分析

通过计算,B炸药被引爆,效果如下图所示。

图片4.png

图片5.png

图片6.png

乳化炸药爆炸引爆B炸药的图7

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