CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用

CONWEP(Conventional Weapons Effects Program) model是一種比較常用的爆炸沖擊經驗模型,可用于自由空氣場爆炸和近距離爆炸計算,它最早由Kingery 和Bulmash于1984年建立。1990年,美國軍方基于該模型以及TM 5-855-1(軍方技術手冊-常規武器防爆設計基礎,Restricted Access)中大量的爆炸試驗數據,發展了一套常規武器效能評估程序,這套程序也有獨立的軟件-ConWep,這個軟件不太好找,不過CONWEP model也內置于LS-DYNA和Abaqus軟件,自6.10版開始便可以使用它在Abaqus/Explicit中加載爆炸載荷。

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01—CONWEP模型簡介

CONWEP模型考慮空氣的可壓縮性與輕質的特點,忽略了空氣的剛度與慣性效應,因此使用它進行空中爆炸分析時不用為空氣介質建模,僅有結構模型參與爆炸響應計算就可以,這樣在較高的精度范圍內,大大節省了爆炸分析的計算量。

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖2

CONWEP模型定義界面

在Abaqus中,只需要定義起爆點、結構上的爆炸載荷作用面、爆炸類型和炸藥的TNT當量即可,內置的CONWEP模型可以據此計算出爆炸載荷曲線中的載荷到達時間、最大超壓、超壓時間、指數衰減因子等參數。

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖3

CONWEP模型爆炸超壓曲線

02—鋼結構倉庫爆炸沖擊損傷

在USim公眾號后臺菜單欄→福利區→inp下載(16個免費模型)欄中有一個建筑玻璃抗暴性能模擬案例,使用的就是CONWEP模型。

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖4

建筑玻璃抗暴性能模擬

這期文章我們再來看看CONWEP模型的另外一個應用案例,18×15×10m的鋼結構倉庫,主體承力框架包括工字梁(2種尺寸)、角鋼和加強鋼筋,外墻和屋頂為鋼制波紋板,首先我們可以通過Abaqus/Standard計算倉庫在自身重力作用下的結構剛、強度,然后再用Abaqus/Explicit計算不同TNT當量的爆炸載荷作用下結構的動力學響應。

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖5

鋼結構倉庫部件示意圖

Case A. 自重剛強度

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖6

自重下靜力學變形云圖

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖7

自重下靜力學應力云圖

Case B. 10Kg TNT爆炸

起爆點位于倉庫一側的中間位置,距離側面13m,正對中間的大梁立柱。計算結果表明,起爆點側面產生20cm左右的局部永久變形,整體未見損傷。

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖8

結構整體動態應力云圖

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖9

起爆點一側墻面測點位移

Case C. 100Kg TNT爆炸

起爆點位于倉庫一側的偏后位置,距離側面13m,正對后邊的大梁立柱。計算結果表明,起爆點側面的波紋板產生大面積破壞,局部角鋼、工字梁斷裂。

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖10

Case C 起爆點位置示意圖

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖11

結構整體動態應力云圖

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖12

鋼架結構變形與損傷

CONWEP模型為爆炸分析提供了一種快捷的計算方式,但僅適用于空氣中爆炸,而CEL方法可以模擬空中、水下近場爆炸問題,在我們即將進行的流固耦合專題培訓(正在招生)中還會講解更多的Abaqus爆炸分析方法。

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖13

CEL大壩水下爆炸


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CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖14

屆時將公開一些未發布過的CEL模型案例,并免費提供其中一個模型的inp文件,想要學習CEL方法的還在猶豫什么,趕快“碼上”報名吧~

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖15

快艇迎浪分析

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖16

海上直升機起降臺浮力分析

CONWEP爆炸沖擊模型簡介與應用的圖17

水車晃動反力分析(無防浪板模型)

以下為鋼結構倉庫爆炸分析模型inp文件(Case C. 100Kg TNT爆炸)

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鋼結構倉庫爆炸分析模型inp文件(Case C. 100Kg TNT爆炸)

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