使用LS-Dyna進行爆破仿真分析附LS-DYNA使用指南中文版本下載

陀飛輪啊

2022年5月12日 16:13

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導讀：“隧道是公路、鐵路等建設的重點和關鍵工程。隨著鐵路建設的發展和科技的進步，隧道開挖方法得到了迅猛發展。比較常用的開挖方法有鉆爆法、盾構法和掘進機法。由于鉆爆法對地質條件適應性強，開挖成本低，特別適用于堅硬巖石隧道、破碎巖石隧道及大量短隧道的施工，因此鉆爆法仍是當前國內外常用的隧道開挖方法”——科普中國科學百科詞條

一、學術背景

早在2008，軍械工程學院的米雙山就基于流固耦合方法采用LS-DYNA進行了爆炸仿真分析。隨著研究不斷進步，人們陸續將流固耦合運用至相關領域。郭君等人提出了基于場分離的水下爆炸流固耦合計算方法。劉東岳等人將固耦合應用至艦艇艦艇抗水下爆炸的實踐中。

爆炸問題的仿真分析在爆炸力學研究中正在發揮著日益重要的作用，LS-DYNA程序作為分析非線性沖擊動力問題的有效工具，可用來成功地模擬各種介質中的爆炸過程及各類工程爆破過程。

利用LS-DYNA分析爆炸問題，可采用Lagrange算法，但是在大變形數值計算中，常會出現單元畸變現象。特別是當劃分單元的形狀不規則時，這種現象尤為突出。對于軸對稱爆炸問題，可以考慮采用SHELL單元軸對稱算法公式（即ANSYS/LS-DYNA中2D-SOLID162單元軸對稱選項），結合自適應網格劃分技術進行分析。

也可采用ALE方法及多物質流固耦合方法分析爆炸問題，對空氣、土壤、水以及破壞后的巖石采用ALE網格，對其他的固體結構采用Lagrange網格。利用這一方法，由于材料物質在網格中可以流動，因此不存在單元畸變問題。在LS-PREPOST后處理程序中，可通過顯示網格中各種物質占有的體積分數來得到不同物質之間的界面。可觀察到土體中爆炸地表的鼓包現象等（見后面的分析實例）。

LS-DYNA程序提供了用于模擬炸藥作用的數值模型，即高能炸藥材料模型結合一個描述爆生氣體壓力-體積關系的狀態方程模型。

炸藥材料模型采用如下的關鍵字來定義：

*MAT_HIGH EXPLOSIVE BURN

用于設置炸藥起爆的位置及起爆時刻的關鍵字段如下：

*INITIAL DETONATION

LS-DYNA程序描述高能炸藥爆轟產物壓力-體積關系采用JWL狀態方程（*EOS_JWL）：