爆炸仿真的案例
爆炸沖擊波與破片作用下車輛底部結(jié)構(gòu)動響應(yīng)數(shù)值仿真
爆炸沖擊波與破片作用下車輛底部結(jié)構(gòu)動響應(yīng)數(shù)值仿真
劉粟濤1，周云波1，張 明1，孫曉旺1，葉龍學(xué)2
(1.南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 南京 210094；2.中國艦船研究設(shè)計(jì)中心， 武漢 430064)
摘要：針對爆炸沖擊波與高速破片對車輛的聯(lián)合毀傷問題，采用光滑粒子流體動力學(xué)算法模擬榴彈在土壤中爆炸產(chǎn)生爆炸沖擊波與破片聯(lián)合作用下車輛底部結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。進(jìn)行爆炸沖擊鋼板試驗(yàn)，分別采用傳統(tǒng)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(nèi)能和破壞形態(tài)，并驗(yàn)證SPH算法的可行性；采用SPH算法對榴彈在車輛底部爆炸進(jìn)行數(shù)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(hù)結(jié)構(gòu)的沖擊響應(yīng)。仿真結(jié)果表明，淺埋榴彈爆炸產(chǎn)生的沖擊波先于破片作用于車底結(jié)構(gòu)， 沖擊波作用效果為結(jié)構(gòu)大變形，破片作用效果為結(jié)構(gòu)局部破壞，并且SPH算法可應(yīng)用于爆炸沖擊波與破片聯(lián)合作用下車底結(jié)構(gòu)響應(yīng)的研究，為車輛防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：試驗(yàn)臺架；車輛底部結(jié)構(gòu)；SPH算法；自然破片；數(shù)值仿真
1 引言
軍用地面車輛在戰(zhàn)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(dāng)炸藥爆炸時(shí)，產(chǎn)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(chǎn)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(shí)爆試驗(yàn)是驗(yàn)證車輛防護(hù)性能最直接有效的方法，但由于其危險(xiǎn)性大、試驗(yàn)成本高、試驗(yàn)周期長、不可重復(fù)等原因，在進(jìn)行車輛防護(hù)性能評估時(shí)，通常采用有限元仿真技術(shù)結(jié)合試驗(yàn)的方法，預(yù)測軍用車輛在各式威脅下車輛的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和車內(nèi)乘員的損傷情況，并為后續(xù)車輛防護(hù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)[2]。
展開 密閉空間爆炸仿真設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn) ￥1.99
密閉空間或受限空間，其內(nèi)的可燃混合氣體爆炸仿真，是一個(gè)較難的仿真，由于其化學(xué)反應(yīng)非常劇烈，這樣就需要詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，才能夠精確的仿真其爆炸過程，包括壓力沖擊波，火焰?zhèn)鞑?，速度傳播等?Fluent軟件是公認(rèn)的最好的、適用性最廣的流體仿真軟件，其內(nèi)有豐富的化學(xué)反應(yīng)模型，既有簡單的單步、兩步化學(xué)反應(yīng)模型，也有多步、詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)模型，還可以導(dǎo)入詳細(xì)的chemkin化學(xué)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行燃燒反應(yīng)仿真。而且不僅能夠仿真穩(wěn)態(tài)的燃燒問題，還能仿真瞬態(tài)燃燒、點(diǎn)火、爆炸等問題。
由于爆炸過程化學(xué)反應(yīng)非常復(fù)雜，所以才有fluent進(jìn)行仿真時(shí)，需要用到綜合PDF傳輸模型，其可以導(dǎo)入chemkin反應(yīng)機(jī)理文件，能夠詳細(xì)的仿真爆炸過程。
展開 KFX/EXSIM火災(zāi)爆炸CFD模擬仿真軟件
EXSIM
為預(yù)測阻塞空間發(fā)生爆炸的后果，DNV GL KFXTM 開發(fā)了經(jīng)過廣泛驗(yàn)證的蒸氣云爆炸仿真工具-EXSIM。
廣泛驗(yàn)證和應(yīng)用
在過去20年中，殼牌公司一直使用EXSIM軟件，對復(fù)雜的阻塞空間進(jìn)行爆炸仿真模擬。EXSIM已成功通過了大量、不同規(guī)模的爆炸試驗(yàn)（包括大比例測試及盲測）的驗(yàn)證。自1989年以來EXSIM一直開發(fā)用于爆炸研究和工業(yè)分析。
應(yīng)用領(lǐng)域
海上及陸上油氣設(shè)施
量化三維結(jié)構(gòu)物在發(fā)生爆炸情形下隨時(shí)間的響應(yīng)（KFX?-USFOS）
優(yōu)化布局，降低爆炸影響
量化作用于安全場所（比如臨時(shí)避難所、救生船、生活區(qū)等）的沖擊波載荷
爆炸可能性分析
對緩釋措施的ALARP（最低合理可行）以及成本-效益分析
事故調(diào)查
三維仿真技術(shù)
KFX? 一套用于解決有害物質(zhì)擴(kuò)散、火災(zāi)和爆炸相關(guān)問題的先進(jìn)解決方案
基于相同化學(xué)反應(yīng)模型（EDC）的火災(zāi)及爆炸建模功能
具備強(qiáng)大的CAD導(dǎo)入及編輯功能，用于高效處理復(fù)雜幾何模型
高效預(yù)測蒸氣云團(tuán)
批處理大量仿真模擬，比如爆炸風(fēng)險(xiǎn)分析
具備全面后處理功能，比如對CAD幾何體內(nèi)部進(jìn)行視頻演示、各種可視化處理等。
展開 密閉結(jié)構(gòu)內(nèi)部爆炸仿真
密閉結(jié)構(gòu)內(nèi)部爆炸仿真
編輯
基于LS-DYNA的ALE和DEM耦合爆炸仿真（k文件） ￥50
<p>LS-DYNA中的ALE和DEM耦合爆炸仿真（k文件）</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202601/attachment/9f8cfec0517043959ec9fbaab3ef58ae.gif" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202601/attachment/9f8cfec0517043959ec9fbaab3ef58ae.gif" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202601/attachment/9f8cfec0517043959ec9fbaab3ef58ae.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202601/attachment/9f8cfec0517043959ec9fbaab3ef58ae.gif?
展開 爆炸與沖擊仿真到底該選ALE還是SPH？工程實(shí)踐中的真實(shí)選擇邏輯
原創(chuàng) 標(biāo)簽：#CAE討論 #Explosion #FSI #SPHvsFEM
在爆炸仿真領(lǐng)域，一個(gè)長期爭論的問題是：
??
到底應(yīng)該用 ALE，還是 SPH？
結(jié)合
PreSys
的實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)問題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案。
鋼筋混凝土爆炸破壞仿真
鋼筋混凝土爆炸破壞仿真
基于Abaqus的水下爆炸仿真
<p><br></p><p><strong>作者：許鈺鍬 林麗</strong></p><p><strong>來源公眾號：水木人CAE</strong></p><p><strong>水下爆炸問題介紹</strong></p><p><br></p><p><strong>水下爆炸</strong>指的是在水中很小的區(qū)域有大量的能量（爆炸源）突然釋放的過程，從而對周圍的物體產(chǎn)生巨大的毀傷。水下爆炸大致可以分為四個(gè)主要過程：</p><ol><li>炸藥的爆轟，</li><li>沖擊波的形成和傳播，</li><li>氣泡的脈動和上浮，</li><li>以及沖擊波在與自由水面和結(jié)構(gòu)的相互作用下產(chǎn)生的空化，由此對結(jié)構(gòu)造成的二次加載。</li></ol><p>簡而言之，水下爆炸主要是通過直接接觸的爆轟，以及后續(xù)產(chǎn)生的三種主要非接觸的爆炸載荷沖擊波、氣泡和空化對周圍物體造成的毀傷。</p><p><br></p><p>水下爆炸往往會引起非常嚴(yán)重的后果，因此，對比試驗(yàn)，數(shù)值仿真是非常安全高效的研究方法。</p><p><br></p><p>Abaqus中提供了兩種計(jì)算水下爆炸問題的方法：“散波”法和“總波”法?！翱偛ā狈?em>爆炸點(diǎn)須位于水域模型的外部，且它可以考慮到空化效應(yīng)的影響，所以總波法比較適合模擬中遠(yuǎn)場爆炸。在近場爆炸中，由于爆炸時(shí)間短，氣泡脈動和空化產(chǎn)生的加載可以忽略，主要是考察沖擊波造成的結(jié)構(gòu)毀傷效應(yīng)，所以可以采用“散波”法進(jìn)行模擬。</p><p><br></p><p> </p><p><strong>有限元模型建立</strong></p><p>本文使用SolidWorks創(chuàng)建一艘簡易的交通艇3D模型，并且創(chuàng)建半徑近似船半寬6倍的水域模型，以此模型分別采用“散波”法和“總波”法模擬炸藥在不同爆距下，交通艇毀傷情況。
展開 為什么越來越多工程團(tuán)隊(duì)從LS-DYNA轉(zhuǎn)向PreSys：一體化爆炸仿真平臺的優(yōu)勢分析
降低建模門檻
提高仿真效率
支持國產(chǎn)自主可控
對于軍工、能源、汽車行業(yè)，尤其關(guān)鍵。
?
高性能計(jì)算（HPC）服務(wù)器加速LSDYNA計(jì)算效果展示
如下圖，客戶采用自有的工作站進(jìn)行射流沖擊仿真，運(yùn)行至250微秒用時(shí)3天多，我司服務(wù)器運(yùn)行至250微秒只需3小時(shí)，提速24倍+。
2. LSDYNA爆炸仿真，客戶自己電腦用時(shí)28小時(shí)，我司集群3小時(shí)完成，提速8倍。
3. 某高?？蛻?，爆炸仿真，客戶租用工作站12小時(shí)只跑了1000微秒，而我司服務(wù)器跑完6000微秒用時(shí)57分鐘，提速72倍+。
4. 某軍工客戶，爆炸仿真，客戶原有電腦需運(yùn)行155小時(shí)，我司工作站僅需5.3小時(shí)，提速29倍。
如有需要采購服務(wù)器、建設(shè)高性能計(jì)算集群的單位歡迎聯(lián)系。后續(xù)將發(fā)布StarCCM、Fluent、Abaqus等各行業(yè)客戶使用我司服務(wù)器后的性能提升案例。
展開 模型分享011——水下爆炸沖擊仿真 ￥29.9
在接觸模塊中，如果模型中還需要分析爆炸沖擊波對艦船、船塢以及其他結(jié)構(gòu)體造成的損傷，還需要設(shè)置通用接觸，通用接觸（CEL分析只能用通用接觸）中摩擦屬性分別為法向硬接觸（Hard Contact）和切向的罰摩擦。
在載荷模塊中，首先設(shè)置的是模型整體的重力場，然后是對歐拉體的四個(gè)側(cè)面進(jìn)行單方向的位移約束，以及底面的完全約束，防止模型中的水體流出邊界。最后是對整個(gè)歐拉體的材料屬性進(jìn)行分配，此步驟是完成仿真的關(guān)鍵。通過預(yù)定義場中的材料分配功能，如下圖中所示，分別對歐拉體的材料進(jìn)行分配，圖中左側(cè)的1表示歐拉體所賦予的材料屬性。
建模過程中，最后是對歐拉體的網(wǎng)格進(jìn)行劃分，網(wǎng)格尺寸根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，如果計(jì)算機(jī)性能較好可以適當(dāng)?shù)脑黾泳W(wǎng)格數(shù)量。
最后對仿真模型進(jìn)行計(jì)算，如下圖所示為計(jì)算后的仿真結(jié)果，通過模型的后處理功能，可以得到不同角度、不同視圖和不同物理場的仿真可視化結(jié)果。
水下爆炸點(diǎn)、爆炸氣泡、空氣域和水域圖
爆炸氣泡、蘑菇云和空氣場應(yīng)力圖（主視圖）
爆炸氣泡、蘑菇云和空氣場應(yīng)力圖（斜視圖）
水面應(yīng)力波、波浪和水域應(yīng)力圖（主視圖）
水面應(yīng)力波、波浪和水域應(yīng)力圖（斜視圖）
通過添加微信或者QQ可獲得操作視頻
WeChat & QQ：1489785835
仿真軟件ABAQUS 6.14-1
付費(fèi)描述
水下爆炸沖擊仿真的仿真CAE文件
展開 
炸彈爆炸躲到哪里更合適？爆炸仿真告訴你！ ￥55
炸彈爆炸躲到哪里更合適？
作者：大龍貓 fwz0703@163.com
爆炸在很多情況下會發(fā)生，比如戰(zhàn)爭，比如開山修路，比如煙花爆竹，甚至手機(jī)爆炸，我們不希望爆炸爆炸傷害身體，那么當(dāng)發(fā)生爆炸時(shí)候，我們躲在哪里合適呢？本次以一個(gè)簡單仿真為例來說明爆炸基本過程。
如圖所示，當(dāng)爆炸發(fā)生在中間位置，那么圖中的A、B、C、D四個(gè)位置哪里躲避，位置最好？下面具體來看一下.
1.建立模型
仿真的方法采用workbench中集成的ls-dyna來模擬，具體模型及參數(shù)都為假定狀態(tài)。計(jì)算空間為5mx10mx2m，底面中間建立TNT炸藥模型，其他位置有大型的阻擋塊，高度為2m，模型如圖所示，模型中阻擋塊為空白方式，簡化網(wǎng)格數(shù)量
2.材料設(shè)置
計(jì)算中采用workbench中的設(shè)置的材料模型，空氣和炸藥的的材料設(shè)置如圖所示
3.網(wǎng)格設(shè)置
網(wǎng)格都采用六面體網(wǎng)格劃分，這樣的計(jì)算會更快一些，結(jié)果如圖所示
4.邊界條件設(shè)置
設(shè)置求解時(shí)間為1.5s時(shí)間，如圖所示，設(shè)置求解域的周圍和上頂面為無反射條件方式的邊界，設(shè)置起爆點(diǎn)為炸藥的中間點(diǎn)位置，如圖所示，設(shè)置section為單點(diǎn)ALE方式來計(jì)算.
5.結(jié)果分析
5.1躲避位置的選擇
當(dāng)發(fā)生爆炸后，當(dāng)然是距離越遠(yuǎn)越好，但是沒有選擇的時(shí)候，選擇哪里好呢？當(dāng)然是就近選擇掩體的后面.觀察不同時(shí)刻的壓力云圖可以看到0.25S的時(shí)候A和C位置其最先達(dá)到最大壓力，到0.5s的時(shí)候，B和D位置達(dá)到最大壓力，那么選擇哪里位置較好呢？
如果A和C的位置怎么選擇？
展開 基于共節(jié)點(diǎn)算法的混凝土爆炸仿真
1工程背景
無論是在軍事還是民用領(lǐng)域，爆炸都有著極為廣泛的應(yīng)用，如東風(fēng)導(dǎo)彈部隊(duì)的戰(zhàn)斗模擬、金屬爆炸成型等。目前，對于爆炸動力學(xué)研究一般有兩種方法，即實(shí)驗(yàn)與仿真。爆炸實(shí)驗(yàn)?zāi)M是對爆炸精確分析的較好手段，但通常成本高，花費(fèi)精力大，用仿真的手段對爆炸過程進(jìn)行模擬，擬合仿真數(shù)據(jù)與前人實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對驗(yàn)證，也是獲得較為準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。對于爆炸過程模擬的常用方法有公用節(jié)點(diǎn)算法、接觸耦合算法及流固耦合算法等。但考慮到后兩種方法的計(jì)算時(shí)間較長（ALE算法計(jì)算效率較低）[1]，同時(shí)，本文經(jīng)過多次仿真調(diào)試發(fā)現(xiàn)：流固耦合算法所得到的的計(jì)算結(jié)果對控制參數(shù)的取值十分敏感，得到的數(shù)字結(jié)果差距很大。因此，本文采用共節(jié)點(diǎn)算法來模擬炸藥在混凝土中的爆炸過程。
2模型建立
2.1模型分析
本文設(shè)想是將炸藥放入混凝土中心位置進(jìn)行起爆，因此炸藥和混凝土整個(gè)模型可以看成是一個(gè)完全對稱的模型，因此，本文建立1/8模型，將炸藥單元建立在模型中心位置。炸藥單元與混凝土結(jié)構(gòu)之間共節(jié)點(diǎn)算法定義連接。對于網(wǎng)格劃分，炸藥單元網(wǎng)格劃分密與混凝土結(jié)構(gòu)。被爆炸物尺寸社設(shè)為1m3的立方體塊，炸藥尺寸較小，設(shè)置為5cm3的立方塊，簡化模型如圖1所示。
圖1共節(jié)點(diǎn)算法爆炸有限元模型
2.2炸藥、混凝土本構(gòu)模型
炸藥本構(gòu)采用LSDYNA提供的8號高爆炸藥本構(gòu)模型*MAT_EXPLOSIVE_BURN，同時(shí)使用JWL狀態(tài)方程模擬炸藥爆炸過程中的壓力與體積的關(guān)系。炸藥本構(gòu)參數(shù)和JWL狀態(tài)方程參數(shù)分別如表1、2所示。被爆炸物為混凝土材料，選用111號材料本構(gòu)。
展開 PreSys在爆炸與多介質(zhì)流固耦合中的建模方法：從ALE到SPH的工程實(shí)踐
原創(chuàng) 于 2026年2月25日 發(fā)布 標(biāo)簽：#FSI #ExplosionSimulation #ALE #SPH #PreSys #CFD #FEM
在爆炸與沖擊仿真領(lǐng)域，多介質(zhì)流固耦合（FSI）問題一直是數(shù)值計(jì)算的核心難點(diǎn)。從空氣沖擊波傳播到結(jié)構(gòu)破壞，再到破片飛散，整個(gè)過程涉及強(qiáng)非線性、大變形與多尺度耦合。
基于
PreSys
的工程實(shí)踐，這類問題可以通過 ALE + SPH + Lagrange 多方法協(xié)同實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定求解。
詳解LS-DYNA爆炸仿真計(jì)算的模型與算法
式 (0.10)為 LS-DYNA、AUTODYN、CTH、MESA 等爆炸動力學(xué)計(jì)算軟件中所普遍采用 JWL 方程形式。該形式只要求輸入五個(gè)參數(shù)值和初始能量密度，結(jié)合炸藥高能燃燒模型要求輸入的炸藥密度、爆速 D 和 CJ 爆壓，可以得到爆炸時(shí)刻的等，然后通過增加相對體積微量，根據(jù)式 (0.10) 和原先的值，計(jì)算得到新的值，新的值調(diào)整為，如此反復(fù)一直計(jì)算。
炸藥 JWL 方程參數(shù)的確定需要通過圓筒試驗(yàn)和二維流體彈塑性數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法確定：先進(jìn)行圓筒試驗(yàn)，將待測炸藥裝入紫銅管，一端起爆，用高速攝像儀記錄下銅管外徑的運(yùn)動軌跡；設(shè)定一組值，根據(jù)式(2.11)、(2.12)和(2.13)求得A 、B 、C ，利用假設(shè)的JWL 方程通過二維流體彈塑性程序數(shù)值模擬炸藥驅(qū)動圓管的外徑膨脹軌跡，如果數(shù)值計(jì)算結(jié)果與和試驗(yàn)結(jié)果相對誤差小于1%，則假設(shè)參數(shù)即為真實(shí)JWL 方程參數(shù)，如果不滿足相對誤差要求，則繼續(xù)調(diào)整系數(shù)，直到和試驗(yàn)結(jié)果相對誤差小于1%為止。
式中為炸藥等容爆熱，為炸藥CJ 狀態(tài)時(shí)的比容，
文章來源：CAE仿真學(xué)社
展開 