SPH爆炸分析技术揭秘：基于LS-DYNA的模拟策略

1. 研究背景

模型爆炸冲击效应的计算一直是计算力学中的难题，涉及到高压力、高应变率以及材料的破坏等问题，需要模拟裂缝的扩展，跟踪边界的发展[(i1，而传统的计算方法如有限元法、有限差分法都依赖于网格，不适于处理与原网格线不相符的不连续问题，这些固有特点限制了它们在模拟爆炸冲击效应问题中的应用。为了克服或消除上述种种限制，人们从20世纪70年代中期开始试图设计新一代的数值方法—无网格方法。到目前为止，已出现了多种无网格数值方法，其中光滑质点动力学法(SPH-Smooth Particle Hydrody-rocs)是提出最早发展较突出的一种方法。由于SPH法不用网格，没有网格畸变问题，所以能够处理爆炸冲击类引起的大变形问题，同时，SPH法允许存在材料界面，可以简单而精确地实现复杂的本构行为，也能够模拟爆炸或冲击所导致的成坑、侵彻和震塌等破坏现象。

1977年，Lucy和Gingold等人提出了SPH的基本方法，最初是应用于天文物理学和宇宙学问题，但直     到20世纪90年代，随着理论研究的发展和实际应用的扩展，SPH法才被广泛承认(z-sl，进人了成熟期。本文采用Is-dyna3d程序，用有限元与SPH结合的方法，对'TNT装药在混凝土中爆炸成坑时的破坏过程进行模拟计算。

2. 计算参数

2.1混凝土参数

MID        RO            G                  A         B         C             N          FC      

 2         2450      12.53E+9         0.27      1.86     0.007       0.84     33.67E+6

T                  EPS0     EFMIN     SFMAX        PC        UC        PL            UL

2.40E+6         1             0.01          11.0   1.62e+7     0.009   0.95e+9       0.1

D1           D2           K1                 K2                K3             FS  

0.04       1.0       0.62E+11      -0.40E+11      0.26E+11        0.1

2.2 炸药参数

pid     secid       mid     eosid      hgid      grav    adpopt      tmid

2         1             1         1             0          0           0             0

3.  部分关键字

*CONTROL_ENERGY

*CONTROL_SPH

*CONTROL_TERMINATION

4. 计算结果

图4-1  爆炸前

图4-2   爆炸后

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