LS-DYNA水下远场爆炸结构毁伤工程算法案例推荐

一、远场水下爆炸数值计算方法

水下爆炸分为近场和远场两种情况。在远场水下爆炸中舰船结构只发生弹性变形，气泡效应通常被忽略，数值计算中可只考虑冲击波的作用。LS-DYNA有多种算法可用于水下爆炸数值模拟，如流固耦合法、*LOAD_SSA、LS-DYNA/USA等。

流固耦合法主要用于近场计算，由于计算耗费和计算准确度的原因，难以用于远场水下爆炸模拟。*LOAD_SSA可以用来模拟远场水下爆炸载荷对结构的毁伤，这种方法考虑了球面入射波、反射波、辐射波以及附带水质量带来的影响；由于不需要建立流体网格，这种方法计算速度很快，缺点是附带水质量没有考虑主冲击波过后后续流体的空化特性。LS-DYNA/USA模块在流体边界上采用双渐进近似算法(DAA)，可以考虑附带水质量的影响，计算准确度很高，但目前此模块对华禁运。

综上，采用*LOAD_SSA方法是工程中计算水下远场爆炸载荷对结构毁伤效应的有效途径。

二、数值计算模型

计算一薄壁圆桶在水下冲击波载荷作用下的毁伤情况，计算模型如下图所示。爆炸载荷通过*LOAD_SSA关键字进行加载。

  图 计算模型

三、计算结果

薄壁圆桶变形情况如下。

图 薄壁圆桶变形情况

图 薄壁圆桶变形的动态过程

四、小结与思考

（1）*LOAD_SSA对与远场计算能同时兼顾精度和计算效率，满足工程计算要求；

（2）爆炸载荷是按球形TNT炸药水下爆炸经验载荷公式加载，其余类型炸药需转换为能量等效的球形TNT药包；

（3）计算模型网格单元的法向必须指向外侧；

（4）需在kg-m-s单位制下建立模型。

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