球殼結構作為一種常見的結構形式，被廣泛應用于體育館，儲煤倉，核反應堆，科技館等一系列重要的公共結構，如何采取合理的工程措施以減少恐怖爆炸襲擊帶來的危害，逐漸成為越來越多的工程師關注的問題。爆炸產生的沖擊波特性研究包括炸藥爆轟過程以及其相應的物理效應、爆炸的特點、能量釋放以及沖擊波荷載形成的機理。往往在真實的爆炸發生時，爆炸波的傳播將受到周圍障礙物的影響，變化的地形、周圍建筑物的分布以及建筑本身的形狀都將改變爆炸波的傳播規律，從而使其對于結構作用的分布規律也變得比較復雜。特別是對于大跨空間結構，除了由于與起爆點與結構上各點之間距離不同導致爆炸產生的空氣沖擊波傳遞到結構表面存在時間差異外，由于大跨結構體型豐富的特點，還存在沖擊波傳播到達結構時在結構表面上發生反射以及繞射現象等問題。因此，使得大跨空間結構的爆炸問題的研究變得十分復雜，難以直接用從前的方法進行設計。因此，在當今復雜的社會形勢下，如何進行結構的抗爆方面的防護設計正逐漸成為各國學者以及土木工程師關注的研究熱點，而進行結構抗爆設計的首要問題就是要合理確定建筑物表面所遭受的爆炸荷載。數值模擬的方法不僅節省了爆炸實驗所耗費的巨大成本，而且同時還解決了由于爆炸的強瞬時性帶來的實驗現象及實驗過程難以觀測和記錄的問題。若應用LS-DYNA計算爆炸問題則可簡便地獲得爆炸流場和結構壁面爆炸載荷，是建筑結構抗爆問題研究的一種有力工具；從某種程度上來講，數值模擬可以極大地豐富爆炸問題的各種數據，使從前在試驗中難以操作的問題得以實現。本文將利用ANSYS/LS-DYNA對球殼結構進行爆炸載荷下的數值仿真。

利用ANSYS作為前處理軟件建立帶有球殼結構的爆炸有限元模型，如下圖所示，模型中包含炸藥、空氣結構，設置炸藥位于球殼結構的中心。由于模型的整體尺寸較大，完全建模單元數將十分巨大，加之炸藥位于中心起爆，根據結構力學的對稱條件，可以將此模型簡化為1/8進行建模。本文分別建立炸藥和空氣的實體模型，按照各PART的節點相對應劃分網格，并把炸藥和空氣的對應節點合并在一起，這種方法的優點是直觀。

炸藥采用*MAT-HIGH-EXPLOSIVE BURN材料模型和*EOS-JWL狀態方程，空氣采用*MAT-NULL 材料模型和線性多項式狀態方程*EOS LINEAR-POLYNOMIAL，具體參數設置如下：

結果分析：

通過著名顯式動力學分析軟件LS-DYNA對半自由空氣中地面爆炸的問題進行模擬，計算結果與客觀物理現象吻合較好。證明了建立的模型以及方法可以很好的應用于球殼結構的爆炸問題模擬。