爆炸載荷仿真的案例
爆炸載荷工程算法——LB與LBE方法
較為常用的爆炸數值計算方法是ALE方法，ALE方法需要建立空氣歐拉網格，計算小模型時需要的計算時間還能接受，但模型較大時，計算時間的成本成倍的增加，并且計算的精度受網格尺寸的影響較大。為了快速的進行計算，現在有兩種工程計算方法，即*LOAD_BLAST和*LOAD_BLAST_ENHANCED方法。
2 LB方法計算
計算模型中只需建立靶板的模型，無須建立空氣域網格。在靶板模型下表面（迎爆面）建立了*SET_SEGMENT（段）壓力加載面，主要用于沖擊波壓力在靶板上的加載。
靶板的變形結果如下，計算得到靶板的最大變形量為7.4 cm。
3 LBE方法計算
此種方法只需要建立目標周圍的空氣域，空氣域最好將整個目標都包括進去，這樣就能沖擊波就能傳遞到所有的目標體上；在空氣域迎爆面一側的表面需要建立一個壓力加載層（ambient layer）。
靶板的變形結果如下，計算得到靶板的最大變形量為8.42 cm。
試驗測得的鋼板變形量為7.9 cm，LB方法計算結果為7.4 cm，較試驗值低了6.3%；LBE方法計算結果為8.42 cm，較試驗值高了6.6%。結果表明兩種方法的計算結果與試驗結果的誤差均在10%以內。
展開 *LOAD_SSA水下爆炸載荷工程計算方法探究
水下爆炸載荷是終點效應計算中難度較大一種仿真，最大的困難就在幾何模型太大，計算條件要求高，時間成本高。為解決水下爆炸載荷的計算問題，Ls_dyna開發了一種工程算法，載荷關鍵字為*LOAD_SSA。該關鍵字不需要建立水域，只需要在關鍵字卡片中輸入球形TNT的質量、炸藥位置以及相關的載荷系數即可。計算模型如下：
圖1 數值計算模型
圖1中為用殼單元建立的圓柱殼體，分為2個part，其中紅色part為濕面。
載荷計算公式如下：
圖2 載荷公式
殼體在水下沖擊波載荷作用下的位移相應云圖如下：
謝謝大家！
希望和更多的朋友一起探討戰斗部的終點效應問題。
展開 使用 RADIOSS 提高船舵對近距離爆炸事件沖擊載荷的抵御能力
行業：海事
挑戰：評估船舵組件對近距離爆炸沖 擊載荷的抵御能力。
Altair 解決方案：使用 HyperWorks 對船舵進行顯式動力學分析。
優點：強化舵承支架以提高抗彎強度。
客戶介紹
海事、造船和近海產業的工程師需要面對物理空間受限、極端氣候條件、 深水和遠程位置等各種設計挑戰。這些約束條件讓工程師的工作環境變得非常 極端，使他們很難開發出有效、可靠和安全的作業平臺。而使用仿真技術能提 高設計效率并減少實際測試成本，因此它始終是應對海運業工程設計挑戰的最 佳方法之一。
Assystem 擁有 50 年的行業經驗，是全球最大產業集群的關鍵合作伙伴之 一。該產業集群包括：空客、阿海琺、阿爾斯通、EDF、EADS、通用電氣、 奔馳、標致、雷諾、勞斯萊斯、賽峰集團和泰雷茲等。 Assystem 工程設計團隊的宗旨是：設計和開發滿足未來需求的產品和服 務、打造優質產品并確保其在整個生命周期內得到最優使用，以及協調和完成 項目與基礎設施的實施。秉承上述宗旨，Assystem 工程設計團隊取得了輝煌 成績，深得客戶信任。
項目背景
修改船舶舵機的設計方案后，需要在安裝前對船舵組件在經受近距離爆炸 事件時的沖擊載荷抵御能力進行評估。
為解決這一問題，Assystem 采用彈塑性材料模型進行了顯式動力學分析。 在此過程中，Assystem 利用 Altair 的高性能有限元前處理軟件 HyperMesh 生 成網格，隨后在先進的結構求解器 RADIOSS 中進行分析，并通過后處理工具 HyperView 核查得出的結果。他們對多種載荷情況進行仿真測試并得出結果， 以確保找出制約抗沖擊性的因素。
展開 使用RADIOSS提高船舵對近距離爆炸事件沖擊載荷的抵御能力【轉】
項目背景
修改船舶舵機的設計方案后，需要在安裝前對船舵組件在經受近距離爆炸 事件時的沖擊載荷抵御能力進行評估。為解決這一問題，Assystem 采用彈塑性材料模型進行了顯式動力學分析。 在此過程中，Assystem 利用高性能有限元前處理軟件 HyperMesh 生 成網格，隨后在先進的結構求解器 RADIOSS 中進行分析，并通過后處理工具 HyperView 核查得出的結果。他們對多種載荷情況進行仿真測試并得出結果， 以確保找出制約抗沖擊性的因素。
“借助 HyperWorks 仿真套件，Assystem 成功確定了船舵遭受近距離爆炸時的抗沖擊性能。在此基礎上，我們很快找出了設計方面的問題，并加以解決和優化。”
David Hunt 首席應力工程師 Assystem
Assystem 將測試案例與憑經驗得出的解決方案的比較結合起來，通過查看內置質量核查以及監測輸出對模型進行校驗。除強度校核外，Assystem 還評估了截面受力和密封位移情況。基于這些分析結果，設計方案得到了大幅度優化。
解決方案
在成功構建出舵機及其附近船體結構的有限元模型后，研究人員向模型施加了與爆炸事件所產生沖擊載荷強度相 同的載荷，并對模型的抗沖擊情況進行了檢查和評估。
此外，他們還對船舵組件及其附近的一部分船體結構施加了壓力和速度隨時間變化的脈沖波。隨著對塑性應變、 密封偏差和截面受力情況的監測，相應結構得到確定。他們分別考慮了多種情況，每種情況下都會向三個主軸同時施 加載荷。
此分析過程通過 RADIOSS 完成。RADIOSS 是一款功能強大的設計工具，被廣泛應用于全球各個行業，能有效提高結構設計的抗沖擊性、安全性和工藝性。
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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生，比如戰爭，比如開山修路，比如煙花爆竹，甚至手機爆炸，我們不希望爆炸爆炸傷害身體，那么當發生爆炸時候，我們躲在哪里合適呢？本次以一個簡單仿真為例來說明爆炸基本過程。
如圖所示，當爆炸發生在中間位置，那么圖中的A、B、C、D四個位置哪里躲避，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，具體模型及參數都為假定狀態。計算空間為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，簡化網格數量
2.材料設置
計算中采用workbench中的設置的材料模型，空氣和炸藥的的材料設置如圖所示
3.網格設置
網格都采用六面體網格劃分，這樣的計算會更快一些，結果如圖所示
4.邊界條件設置
設置求解時間為1.5s時間，如圖所示，設置求解域的周圍和上頂面為無反射條件方式的邊界，設置起爆點為炸藥的中間點位置，如圖所示，設置section為單點ALE方式來計算.
5.結果分析
5.1躲避位置的選擇
當發生爆炸后，當然是距離越遠越好，但是沒有選擇的時候，選擇哪里好呢？當然是就近選擇掩體的后面.觀察不同時刻的壓力云圖可以看到0.25S的時候A和C位置其最先達到最大壓力，到0.5s的時候，B和D位置達到最大壓力，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 空中爆載荷作用下復合材料泡沫夾芯板結構抗爆性能分析
空中爆載荷作用下復合材料泡沫夾芯板結構抗爆性能分析
作者：三木先生
1研究背景和意義：
在現代反恐戰爭中，軍用汽車經常會遭遇炸彈、炮彈、手榴彈或航彈等爆炸性武器的襲擊。爆炸是一種非常迅速的能量釋放過程，其發生時爆炸物質能在有限的空間和極短的時間內產生高壓的化學反應，并釋放出大量的能量和熱量沖擊作用到結構上。
隨著反裝甲武器裝備技術的發展，變得越來越精致，威力也越來越大，因此，采用一些新結構或新技術提高軍車的防爆性，減小對士兵的傷害已成為軍用車輛研究的重要組成部分。
“三明治”夾層結構是一種典型的裝甲防護結構，其由不同材料相互組合而成，并通過利用各個組分的性能特點達到整個結構性能最佳。按照所含芯體種類的不同，夾層結構大致可以分為五類：泡沫夾層、蜂窩夾層、波紋板夾層、點陣夾層和混合夾層結構，目前，常用的泡沫材料有開孔金屬泡沫、閉孔金屬泡沫、硬質聚醋泡沫等。與聚酷泡沫相比，金屬泡沫的剛度更高，使用溫度范圍更廣，并且具有較強的抗有機溶劑能力，因此受到人們的廣泛關注。
本文釆用適合求解爆炸、沖擊等強非線性動力問題的顯式有限元分析軟件LS-DYNA,研究空爆載荷作用下泡沫夾心結構的抗爆性能
2數值模型：
2.1 爆炸載荷仿真
根據爆炸點的位置不同，爆炸可以分為自由空中爆炸、近地面空中爆炸、地表面爆炸三種。本文研究的夾芯板主要考慮應用在軍用裝甲車的底盤上，因此爆炸類型選為地表面爆炸。目前，對爆炸問題的仿真研究多采用流固耦合方法，即ALE算法，但由于爆炸過程比較復雜，而算法需要同時建立空氣和炸藥網格，計算爆炸問題需要花費較長時間，并且占用大量的存儲空間。CONWEP方法一種可以高效計算爆炸荷載的算法，LOAD_BLAST關鍵字將其內嵌于軟件中，用戶可通過設置當量、炸點位置、起爆時間、單位制和爆炸類型直接對殼結構施加爆炸荷載。
展開 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生巨大的毀傷。水下爆炸大致可以分為四個主要過程：</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構的相互作用下產生的空化，由此對結構造成的二次加載。</li></ol><p>簡而言之，水下爆炸主要是通過直接接觸的爆轟，以及后續產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重的后果，因此，對比試驗，數值仿真是非常安全高效的研究方法。</p><p><br></p><p>Abaqus中提供了兩種計算水下爆炸問題的方法：“散波”法和“總波”法。“總波”法爆炸點須位于水域模型的外部，且它可以考慮到空化效應的影響，所以總波法比較適合模擬中遠場爆炸。在近場爆炸中，由于爆炸時間短，氣泡脈動和空化產生的加載可以忽略，主要是考察沖擊波造成的結構毀傷效應，所以可以采用“散波”法進行模擬。</p><p><br></p><p> </p><p><strong>有限元模型建立</strong></p><p>本文使用SolidWorks創建一艘簡易的交通艇3D模型，并且創建半徑近似船半寬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 設計仿真 | 直播預告-Romax & Adams 聯合仿真：提取動力總成載荷用于零部件耐久分析
動力總成載荷條件復雜，時刻為變轉速、變載荷系統，因此對其中的齒輪、軸承等關鍵零部件的系統級校核難度大。
海克斯康工業軟件旗下Adams多體動力學仿真軟件可以對車輛進行各種路況和工況的仿真研究，提取傳動系統的載荷輸入的波動信息；Romax傳動系統仿真平臺可導入Adams獲取的載荷信息，進而準確詳細的校核齒輪、軸承和軸等關鍵零部件的耐久性。
本期直播將與大家分享通過Adams和Romax的聯合仿真為動力總成耐久分析的準確度和便捷性提供的新的方法。歡迎預約報名！
展開 基于AMESim的汽車斜齒輪對接觸載荷軸承損失仿真分析
摘 要：為實現仿真模擬測量汽車斜齒輪接觸處的軸向和徑向載荷，并將其投影到軸承上，計算軸承損失中的載荷貢獻，以降低真實物理實驗成本，提高設計質量，論文進行了基于AMESim的汽車斜齒輪對接觸載荷軸承損失仿真研究。建立了汽車斜齒輪對仿真模型和基于徑向載荷、軸向載荷和潤滑油引起的軸承損失數學模型，并給出其各自計算公式；建立了用于計算摩擦力矩的新斯凱孚（SKF）模型，更精確地計算滾動軸承中產生的摩擦力矩；采用比例-積分-微分（PID）速度控制方法，在AMESim中進行了仿真試驗。仿真結果表明，模型很好地實現了汽車斜齒輪對接觸載荷軸承損失仿真，為軸承的徑向載荷和軸向載荷仿真測量與分析及軸承選型設計提供了參考。
關鍵詞：AMESim;汽車斜齒輪;軸承載荷;計算機仿真;
斜齒輪是汽車變速箱的重要零件，為汽車提供旋轉、變速、扭矩等驅動能量[1,2,3,4]。軸承損失即軸承的功率損失，其損失主要與機油特性、負載力、材料變形和軸承設計密切相關。斜齒輪的運轉往往需伴隨軸承承載與旋轉運動，目前針對軸承零件的設計主要依據理論計算或通過物理實驗的方法來評估軸承的性能、壽命、磨損等情況，這導致在設計端消耗大量的人力、物力成本。為此，國內外學者進行了大量軸承設計與制造方面的研究[5,6,7,8]。程立等[9]提出了一種用于滾動軸承退化特征提取的類Sigmoid函數的改進模糊熵模型，并提出了一種基于灰關系的滾動軸承性能退化評估方法，以建立滾動軸承退化特征與可靠性之間的關系，通過物理實驗表明改進模糊熵模型可有效提取滾動軸承性能退化特征，且可信度到95%以上，為軸承性能評估建模與損失分析提供了參考。MA等[10]論述了四接觸點球軸承是一種特殊的雙半內圈結構，在使用中具有動態多點接觸特性，導致軸承摩擦、發熱和磨損率不同。
展開 詳解LS-DYNA爆炸仿真計算的模型與算法
由于爆炸產物和空氣的粘性很小，而且爆炸流場運動被視為絕熱等熵運動，一般都采用無粘性可壓縮流體運動方程來描述爆炸流場。通過式(0.3)將歐拉方法描述的無粘性可壓縮流體力學方程變換得到ALE 方法描述的控制方程：
式(0.4)－(0.6)結合空氣和爆炸產物的狀態方程可以構成封閉的控制方程組。
網格運動
ALE 方法引入了運動網格，通過在移動邊界法向上采用拉格朗日方法，可以很簡單地描述邊界運動，解決了歐拉方法中移動邊界描述困難的問題，給計算帶來了很大的方便，但計算過程中需要確定網格的位置。
LS-DYNA 程序中提供了簡單平均算法、體積加權算法、等參算法、等勢算法以及混合算法等用于ALE 運動網格位置的確定。但由于爆炸流場計算過程中，爆炸產物和空氣界面存在很大的壓力和密度梯度，采用以上任何一種算法都會產生異常小的界面網格，從而導致計算無法正常進行。因此爆炸流場計算中一般僅在邊界上采用物質描述，使邊界節點速度與界面法向運動速度相等，對于除邊界節點外的網格要關閉程序中的網格運動算法，使內部網格退化為空間描述。
當需要考慮殼體影響時，殼體和流場邊界可通過共用節點聯結，殼體為爆炸流場提供運動邊界條件，爆炸流場為殼體施加壓力載荷條件，在每一個時間步分步求解即可實現爆炸流場和殼體結構的流固耦合；而當采用剛性壁面假設之后，ALE 方法進一步退化為純粹的歐拉方法。
展開 Lsdyna爆炸仿真模擬
爆炸
螺栓溫差載荷仿真
做一個M6的螺栓溫差載荷計算，安裝邊有兩種材料，螺栓又是另一種，500度的均溫算出來有4000N溫差載荷，覺得很不可思議。
詳解LS-DYNA爆炸仿真計算的模型與算法
由于爆炸產物和空氣的粘性很小，而且爆炸流場運動被視為絕熱等熵運動，一般都采用無粘性可壓縮流體運動方程來描述爆炸流場。通過式(0.3)將歐拉方法描述的無粘性可壓縮流體力學方程變換得到ALE 方法描述的控制方程：
式(0.4)－(0.6)結合空氣和爆炸產物的狀態方程可以構成封閉的控制方程組。
網格運動
ALE 方法引入了運動網格，通過在移動邊界法向上采用拉格朗日方法，可以很簡單地描述邊界運動，解決了歐拉方法中移動邊界描述困難的問題，給計算帶來了很大的方便，但計算過程中需要確定網格的位置。
LS-DYNA 程序中提供了簡單平均算法、體積加權算法、等參算法、等勢算法以及混合算法等用于ALE 運動網格位置的確定。但由于爆炸流場計算過程中，爆炸產物和空氣界面存在很大的壓力和密度梯度，采用以上任何一種算法都會產生異常小的界面網格，從而導致計算無法正常進行。因此爆炸流場計算中一般僅在邊界上采用物質描述，使邊界節點速度與界面法向運動速度相等，對于除邊界節點外的網格要關閉程序中的網格運動算法，使內部網格退化為空間描述。
當需要考慮殼體影響時，殼體和流場邊界可通過共用節點聯結，殼體為爆炸流場提供運動邊界條件，爆炸流場為殼體施加壓力載荷條件，在每一個時間步分步求解即可實現爆炸流場和殼體結構的流固耦合；而當采用剛性壁面假設之后，ALE 方法進一步退化為純粹的歐拉方法。
展開 漸變振動載荷作用的多層多框架梁結構仿真分析
2問題描述
文中主要模擬在水平載荷作用下多層多框架結構的受力狀況，具體框架尺寸如圖1所示，圖中A點為水平載荷受力點，框架使用的材料為鋼鐵材質，材料參數特性如表1所示。
圖1 框架模型及相關尺寸
表1鋼鐵材料相關特性
彈性模量E
泊松比μ
屈服強度fy
2.1e11N/m2
0.3
3.45e8N/m2
3仿真平臺
本文所有仿真試驗均在Abaqus有限元軟件上進行，仿真基于艮泰計算機系統，cpu48核，memory128G；后續的后處理數據通過Origin完成。
4有限元建模
與ansys不同，abaqus進行結構力學仿真基于模塊化操作，因此用戶體驗更加友好，遵循有限元分析的流程：前處理、求解、后處理，具體在abaqus中來看，主要的操作步驟有：在abaqus/module中創建part，按照圖一說給尺寸繪制草圖，這一點類似于在ansys/DM中的sktech草圖繪制操作，這里一定要注意在定義部件的時候，使用類型將默認的solid更改為wire，不然系統會提示出錯。生成的幾何模型如圖2所示。創建模型之后進行材料創建及截面屬性賦予，除去鋼鐵材料屬性輸入表1中的基本材料參數，對于梁結構參數需要額外定義如圖3所示。最后還應當注意在使用梁截面形狀創建梁截面特性時，必須指定梁截面方向如圖4所示。在定義裝配步驟中設置默認，沒有特別需要注意的地方，設置分析步中應根據所要施加的載荷曲線來設置仿真時間（time period），這里因為在A點需要施加63秒的振動位移載荷，因此時間設為63。接下來通過載荷曲線實現位移加載，當然也可以通過力加載的方式實施，這里因為考慮到結果的收斂性，因此采用曲線方式施加。
展開 基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（二）（包括直接循環載荷步疲勞裂紋擴展分析） ￥20
第二部分、基于XFEM_paris模型的裂紋擴展仿真分析
相比于靜態裂紋參數計算問題，裂紋擴展仿真在學術和工程領域更為人們所關注，常用的方法有網格重劃分技術、邊界元法、無網格方法和XFEM，其中，XFEM通過引入水平集法和單位分解等思想實現了實體與裂紋相互獨立，在裂紋擴展的過程中不需要更新網格，提高了計算效率。ABAQUS中集成的XFEM裂紋擴展仿真可以根據使用的模型分為三類：基于損傷力學內聚力模型（cohesive）的牽引分離定律、基于LEFM的虛擬裂紋閉合技術（VCCT）和基于Paris公式的疲勞裂紋擴展理論。第一種方法可以不用預制裂紋，適用于裂紋的萌生壽命分析，第二種不是很熟悉，第三種則必須預制裂紋，適用于裂紋的擴展壽命分析。下面將對這三種操作流程進行一一說明，以二維模型為例，三維模型基本相同。
讀者須知：經過很多次的仿真分析，在模型和參數基本相同的情況下，筆者發現基于cohesive和基于VCCT模型的裂紋擴展分析很難得到收斂，仿真難度較大，這有可能是參數設置的問題，部分參數修改之后還是能夠成功的，但也有可能是本人學藝未精，所以說只能是提及一下給個建議。但是基于Paris模型的方法仿真效果還不錯，因此本文僅對后者做詳細的說明，至于其余兩種方法只能夠簡單的說明一下其實現過程中的異同點。再次強調，本文只有基于Paris模型的direct cyclic分析步的仿真過程，誤買本帖的同學請別來罵我。
本文還將針對同學們在仿真過程中的一些問題提供解決方法和思路，其中包括：裂紋不發生擴展、每個cycle裂紋都會擴展一次等。
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