沖擊波的案例
炸藥爆炸沖擊波威力場計算軟件V2.4
圖4-2 自由場入射波超壓時間計算曲線
同理，計算地面爆炸入射波超壓曲線、近地爆炸反射波超壓時間曲線。見圖4-3、圖4-4。右下角中的更新繪圖可輸入xy范圍，更新繪圖范圍，點擊保存數據，將不同距離的P-t曲線數據保存，保存位置見軟件所在的文件夾。
圖4-3 地面爆炸入射波超壓曲線
圖4-4 近地爆炸反射波超壓時間曲線
4.3 計算p-R曲線
圖4-5為炸藥爆炸沖擊波威力場計算軟件的不同距離處的自由場爆炸沖擊波入射波超壓峰值，通過點擊主界面的計算P-R曲線，顯示出爆炸沖擊波超壓與距離曲線的界面。
圖4-5 不同距離處的自由場爆炸沖擊波入射波超壓峰值
圖4-6為炸藥爆炸沖擊波威力場計算軟件的不同距離處的地面爆炸沖擊波入射波超壓峰值，給出不同模型的P-R曲線。
圖4-6 不同距離處的地面爆炸沖擊波入射波超壓峰值
圖4-7為炸藥爆炸沖擊波威力場計算軟件的不同距離處的近地爆炸沖擊波入射波超壓峰值，給出不同模型的P-R曲線。
圖4-7 不同距離處的近地爆炸沖擊波入射波超壓峰值
圖4-8為炸藥爆炸沖擊波威力場計算軟件的不同距離處的近地爆炸沖擊波到達時間，給出不同模型的T-R曲線。
圖4-8 不同距離處的爆炸沖擊波到達時間
圖4-9為炸藥爆炸沖擊波威力場計算軟件的不同距離處的爆炸沖擊波正壓作用時間，給出不同模型的T-R曲線。
展開 爆炸沖擊波與破片作用下車輛底部結構動響應數值仿真
爆炸沖擊波與破片作用下車輛底部結構動響應數值仿真
劉粟濤1，周云波1，張 明1，孫曉旺1，葉龍學2
(1.南京理工大學 機械工程學院， 南京 210094；2.中國艦船研究設計中心， 武漢 430064)
摘要：針對爆炸沖擊波與高速破片對車輛的聯合毀傷問題，采用光滑粒子流體動力學算法模擬榴彈在土壤中爆炸產生爆炸沖擊波與破片聯合作用下車輛底部結構的響應。進行爆炸沖擊鋼板試驗，分別采用傳統的任意拉格朗日歐拉算法和SPH算法分析在爆炸沖擊下鋼板的動能、內能和破壞形態，并驗證SPH算法的可行性；采用SPH算法對榴彈在車輛底部爆炸進行數值仿真，分析榴彈形成自然破片的過程、破片速度分布以及車輛底部防護結構的沖擊響應。仿真結果表明，淺埋榴彈爆炸產生的沖擊波先于破片作用于車底結構， 沖擊波作用效果為結構大變形，破片作用效果為結構局部破壞，并且SPH算法可應用于爆炸沖擊波與破片聯合作用下車底結構響應的研究，為車輛防護結構設計提供參考。
關鍵詞：試驗臺架；車輛底部結構；SPH算法；自然破片；數值仿真
1 引言
軍用地面車輛在戰場上面臨各式各樣的威脅，如埋雷、簡易爆炸 裝置(IED)和其他動能彈的威脅[1]。這些威脅通常攜帶裝在金屬外殼中的烈性炸藥。當炸藥爆炸時，產生的高壓使金屬外殼膨脹破碎，并形成自然破片以非常高的速度傳播，最終產生的沖擊波和高速自然破片撞擊軍用車輛，對車輛及乘員造成損傷。
整車實爆試驗是驗證車輛防護性能最直接有效的方法，但由于其危險性大、試驗成本高、試驗周期長、不可重復等原因，在進行車輛防護性能評估時，通常采用有限元仿真技術結合試驗的方法，預測軍用車輛在各式威脅下車輛的結構響應和車內乘員的損傷情況，并為后續車輛防護設計提供基礎[2]。
展開 兩種平面沖擊波加載方法（LOAD_BLAST_ENHANCED、*BOUNDARY_AMBIENT） ￥39.9
平面沖擊波作為研究爆炸沖擊波傳播、沖擊波與結構流固耦合的基礎性研究手段，無論是科學研究還是工程應用都使用廣泛，適用性強，本算例將采用*LOAD_BLAST_ENHANCED和BOUNDARY_AMBIENT兩種常用方法在LS-dyna中加載平面沖擊波，付費文件包括K文件、關鍵字解釋、參數設置依據和方法等內容，為step-by-step教程，其中文檔部分內容如下：
LS-DYNA模擬爆炸沖擊波-破片群在鋼制容器內爆炸作用分析
使用LS-DYNA軟件可以有效模擬爆炸、沖擊等問題，該文針對爆炸沖擊波-破片群在鋼制容器內爆炸的作用過程進行了模擬分析。
數值模型建立
圖1. 1/4模型圖
建立如圖所示的模型，其中裝藥采用60g炸藥；破片群以105顆直徑5mm的鎢合金鋼珠表示；鋼制容器為45號鋼材料，高20cm、直徑6cm、厚度4mm。網格如下圖所示。
圖2.網格示意圖
2.計算結果
裝藥起爆及驅動破片飛散過程如下圖所示。
圖3. 炸藥起爆及驅動破片飛散
通過模擬可看出，沖擊波先于破片作用于容器壁，并對容器產生破壞作用，使容器發生變形。
圖4. 炸藥先于破片對容器產生破壞
當破片群到達容器壁處時，將與沖擊波一起對容器造成破壞。對容器壁的瞬時最大壓力將達到0.4MPa。
圖5. 爆炸沖擊波-破片群聯合作用
最終在爆炸沖擊波-破片群的共同作用下，容器將發生花瓣狀破壞，其破壞程度將遠大于二者的單獨作用。
圖6. 容器發生花瓣狀破壞
展開 
平面沖擊波加載方法（*BOUNDARY_AMBIENT+*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION） ￥20
因課題存在縮減計算域的需求，需要使用邊界條件方法對ALE單元施加水中沖擊波載荷，本算例將采用*BOUNDARY_AMBIENT+*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION兩個關鍵字的組合在LS-dyna中加載平面沖擊波，付費文件包括網格生成命令流文件（ls-prepost）、K文件、參數參數設置依據等內容，施加邊界條件的方法如下：
1、*BOUNDARY_AMBIENT施加位置
圖1 *BOUNDARY_AMBIENT施加位置
*BOUNDARY_AMBIENT使用兩條*DEFINE_CURVE，分別定義該處單元的單位參考體積內能和相對體積時間歷史。
2、*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION施加位置
圖2 *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION施加位置
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION使用一條*DEFIN_CURVE，定義該處節點的速度曲線，關鍵字中的VID可以定義速度方向。
3、仿真結果
圖3 不同位置處的壓力曲線
4、理論曲線與仿真曲線
圖4 定義載荷曲線與仿真載荷曲線
圖4中"定義載荷曲線"由*DEFINE_CURVE定義的單位參考體積內能（E=ρ0*e）和相對體積（ν=ρ0/ρ）代入狀態方程*EOS計算得到。
若定義的載荷曲線考慮激波上升段，仿真曲線和定義載荷曲線之間的體積粘性壓力損失將會減少，誤差也將更小。
本文方法與
兩種平面沖擊波加載方法（LOAD_BLAST_ENHANCED、*BOUNDARY_AMBIENT）
相比具有更準確的仿真結果。
展開 LS-DYNA | 考慮車輛移動、彈目交匯、內部結構、沖擊波、破片毀傷
可考慮目標移動；
可考慮多種目標，多個彈體，同時/依次作用；
可考慮沖擊波、破片毀傷；
可考慮目標內部細節破壞情況；
可考慮彈目交匯、起爆時間、起爆時序；
破片戰斗部動爆/靜爆、爆炸成型彈丸EFP動爆；
時間尺度從微秒（毀傷元成型）到秒（彈目交匯+對目標毀傷）級別；
尺寸跨度從mm（戰斗部尺寸）到m（目標尺寸）級別。
破片采用Lagrange算法
只考慮動爆沖擊波，落高7m、落速500m/s、落角50°
只考慮動爆破片，落高7m、落速500m/s、落角50°
考慮破片和沖擊波
平面沖擊波原子模擬
平面沖擊波在樣品中傳播，波陣面后樣品原子無序化
LS-DYNA | 復雜環境下炸藥空爆的爆炸沖擊波傳播
LS-DYNA | 爆炸對磚墻的作用
LS-DYNA | 半彈侵徹爆炸混凝土
LS-DYNA | 鋼筋混凝土抗爆的數值模擬
LS-DYNA | 鉆地彈侵徹混凝土
LS-DYNA | 鉆地彈+侵徹爆炸戰斗部
LS-DYNA | 爆炸與沖擊
LS-DYNA | 戰斗部侵徹橋梁的數值模擬
爆炸與沖擊 | 分享一些我最近做的案例
爆炸沖擊算例
爆轟加載
LS-DYNA | 炸藥空爆下發生的馬赫反射
LS-DYNA | 考慮后燃效應的空氣中爆炸沖擊波
LS-DYNA | 馬赫反射的數值模擬
LS-DYNA | 炸藥驅動飛片
LS-DYNA | 施加載荷
LS-DYNA | 內彈道彈丸發射
LS-DYNA | 裂紋的模擬效果
LS-DYNA | 水下爆炸&重力初始化
LS-DYNA | 淺水爆炸&&數值模擬
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水流沖擊相關
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LS-DYNA | 破片侵徹充液容器的數值模擬
代碼相關
Python | 破片戰斗部對某導彈陣地的毀傷效果
LS-DYNA | 使用Python批量輔助LS-DYNA的結構設計
PyQt | 戰斗部毀傷效能評估軟件的設計與開發
爬蟲+游戲 | Mathematica有趣實例
展開 沖擊波和破片對水箱的聯合作用
考慮沖擊波和破片聯合作用
只考慮破片
利用關鍵字*BOUNDARY_AMBIENT_EOS模擬沖擊波
利用關鍵字*BOUNDARY_AMBIENT_EOS模擬沖擊波
*BOUNDARY_AMBIENT_EOS
$# pid lc1 lc2
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基于反應力場的沖擊波傳播特性分子動力學模擬
沖擊波一維傳播模擬
LS-DYNA模擬聚脲涂覆鋼板在爆炸沖擊波-破片群聯合作用下的毀傷特性
(a)S-0
(b)F-4
(c)B-4
(d)D-4
圖6 沖擊波-破片載荷對靶板的作用過程
Fig.6 The process of shock-fragments loading on the target plate
3 結論
（1）靶板中心區域受到的破壞最明顯；
（2）涂覆4mm及以上厚度的聚脲彈性體可有效增強抗爆、抗侵徹性能；
用戶作品賞析 | LS-DYNA模擬聚脲涂覆鋼板在爆炸沖擊波-破片群聯合作用下的毀傷特性
(a)S-0
(b)F-4
(c)B-4
(d)D-4
圖6 沖擊波-破片載荷對靶板的作用過程
Fig.6 The process of shock-fragments loading on the target plate
3
結論
（1）靶板中心區域受到的破壞最明顯；
（2）涂覆4mm及以上厚度的聚脲彈性體可有效增強抗爆、抗侵徹性能；
圓柱形殼體在沖擊波和破片聯合毀傷作用下的動態響應 ￥15
數值仿真，大家共同學習進步
炸藥為8701炸藥，高度18.2cm,直徑9.1cm
破片為球形鎢破片，單枚直徑0.7cm，交錯緊密排布
圓柱殼體材料為Al12
作用距離為80cm,沖擊波和破片耦合作用區間
采用load blast關鍵字，加載面為半個圓柱面
爆炸仿真又一利器ANSYS AUTODYN介紹 附AUTODYN工程動力分析及應用實例下載
普通的一階Euler方法主要用于解決流固耦合、氣固耦合問題；而高階多物質Euler-Godunov求解器主要用于模擬爆轟波的形成、傳播以及對結構的沖擊響應等，還可以模擬氣泡的膨脹、壓縮和射流的形成以及空泡水錘效應、淺水效應等；高階單物質Euler-FCT求解器主要用來進行計算爆轟波的傳播，在計算效率上，由于不考慮物質的輸送所以要比Euler-Godunov快。
由于ANSYS AUTODYN采用比普通一階Euler更精確的高階Euler求解技術，所以在水下爆炸模擬中能更接近試驗數據，計算結果如圖1、2所示：
圖1 用Euler-Godunov求解器模擬水下爆炸沖擊波傳播及圓筒結構響應
圖2 試驗值與數值計算結果比較
計算結果映射（Remap）技術
傳統的某些顯式有限元軟件雖然能夠模擬爆炸沖擊波與結構的相互作用，然而計算資源大量消耗在流體單元中，因此只能進行近場爆炸局部結構的破壞，對于遠場爆炸以及整船的爆炸動響應計算非常困難，難以在工程中應用。
ANSYS AUTODYN提供的Remap技術，可以把三維計算問題的某初始時間段在一維中模擬，然后把一維結果映射到三維數模中再繼續求解。
ANSYS AUTODYN的 Remap技術在水下爆炸中應用的具體思路是：由于炸藥爆炸后形成的沖擊波在自由場中的傳播是球對稱的（當沖擊波到達自由表面、底部或遇到結構時會形成反射區，此時，沖擊波的波陣面不再球面對稱），因此，炸藥的起爆以及沖擊波在自由場中的傳播可以在一維場中計算，當沖擊波將到達結構或界面時，再把一維的計算結果映射到三維模型中繼續計算，因此，避免計算資料過多地消耗在流體單元上，從而實現遠場爆炸及整船動態響應計算。
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