定向斷裂控制爆破的案例
基于流固耦合的隧道定向爆破周邊孔仿真分析
基于流固耦合的隧道定向爆破周邊孔仿真分析
1背景及意義
巖石爆破技術廣泛應用于邊坡開挖、隧道掘進和礦產開采等領域，如何有效進行爆破，減少巖石損傷，降低成本，達到理想效果，是目前迫切需要解決的問題。利用LS-DYNA軟件對隧道掘進周邊孔定向爆破裂紋貫通機理進行數值仿真，對于揭示爆破破巖機理、提高隧道光面爆破效果、推動科技創新應用具有重要實際意義。
2有限元模型的建立
2.1模型描述
周邊孔布置聚能藥包，炮孔直徑為80mm，聚能管為pvc材料。炮孔布置及聚能藥包如圖1、2所示。
圖1 周邊孔布置圖
圖2 聚能藥包示意圖
2.2建模分析
巖石，炸藥，pvc管，空氣都采用solid164實體單元，單層網格建模。炸藥、空氣、pvc管采用ALE算法，巖石采用lagrange算法。巖石與炸藥、空氣、pvc管之間的相互作用采用流固耦合的方法，通過*constrained_lagrange_in_solid來實現。
3結果分析
巖石應力云圖及周邊孔裂紋開展如下圖所示。
圖3 應力云圖
圖4 裂紋開展
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單元生死方法控制拉伸斷裂
作者：大龍貓 微信公眾號：CAE_ANSYS
拉伸實驗是測試材料性能的基礎實驗，實際測試中會將試件在力的作用下拉斷。而仿真分析軟件AYSYS在默認的情況下，無論受力多大都不會被拉斷，其主要原因是算法的問題。
ANSYS默認的算法為求解KX=F方程的隱式算法，其結果更加準確，但是其不能計算斷裂等效果，而相應的顯式算法則可以根據每一步的結果來判斷其材料是否拉斷，在ANSYS Workbench中可以計算顯式算法的有Explicit dynamic和ls dyna，兩者對于計算拉斷都是可以的。但是其主要問題是你默認的計算方式需要完備的材料相關的理論和拉斷的準則，對于部分材料沒有相關的理論，則不易使用。
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