LS-DYNA高級應用——近場爆炸作用鋼筋混凝土墻破壞模擬 S-ALE-FEM-SPH耦合模型

本案例為LS-DYNA高級應用,使用S-ALE-FEM-SPH耦合算法計算鋼筋混凝土墻動態破壞及碎片云形成過程。

LS-DYNA高級應用——近場爆炸作用鋼筋混凝土墻破壞模擬 S-ALE-FEM-SPH耦合模型的圖1

計算模型簡介:

固體域:

整體采用 FEM-SPH算法表征混凝土動態失效及碎片云的形成過程。

鋼筋混凝土墻尺寸為2m×2m,強度C35,采用RHT材料模型。(FEM-SPH solid單元,網格尺寸1cm×1cm)

鋼筋為?10@150mm的雙層交錯布置,材料HRB400,采用MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料模型。(FEM-beam單元,單元長度1cm)

流體域:

整體采用S-ALE算法表征炸藥爆轟過程。

炸藥為?150×200mm的圓柱狀TNT炸藥,爆距100mm。采用MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型及JWL狀態方程。

空氣采用NULL材料模型,LINEAR_POLYNOMIAL狀態方程。

S-ALE網格尺寸1cm。

耦合算法:

采用罰耦合對流體域與固體域的流固耦合過程進行計算。

計算效果:

損傷演化過程

依次為 正面開坑區損傷,背面崩落區損傷,側面剖視損傷。

LS-DYNA高級應用——近場爆炸作用鋼筋混凝土墻破壞模擬 S-ALE-FEM-SPH耦合模型的圖2
LS-DYNA高級應用——近場爆炸作用鋼筋混凝土墻破壞模擬 S-ALE-FEM-SPH耦合模型的圖3
LS-DYNA高級應用——近場爆炸作用鋼筋混凝土墻破壞模擬 S-ALE-FEM-SPH耦合模型的圖4

裂紋擴展過程:

依次為 正面,背面,側面的裂紋擴展情況。

LS-DYNA高級應用——近場爆炸作用鋼筋混凝土墻破壞模擬 S-ALE-FEM-SPH耦合模型的圖5
LS-DYNA高級應用——近場爆炸作用鋼筋混凝土墻破壞模擬 S-ALE-FEM-SPH耦合模型的圖6
LS-DYNA高級應用——近場爆炸作用鋼筋混凝土墻破壞模擬 S-ALE-FEM-SPH耦合模型的圖7

此算例融合了鋼筋/混凝土分離式建模(beam-solid耦合),S-ALE-FEM-SPH耦合,FEM-SPH自適應轉化技術,可以較為完美的復現近場爆炸作用下鋼筋混凝土的動態破壞及碎片云形成。

注意:

本算例需要在LS-DYNA R14(ANSYS2024R1)以上的求解器進行計算。

具體的關鍵字內容詳見付費文件。

本案例完全采用ls-prepost建模,本貼不附帶教學,如果想了解詳細建模過程,請私信。

如果想自己研究,請看這兩篇論文。

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