二維巖體爆破裂紋模擬的案例
LS-DYNA沖擊、爆破、侵徹案例合集
1.準二維巖體爆破裂紋的模擬
2.柱狀藥包在無限水域中爆炸動態(tài)響應模擬
3.巖體同時起爆與微差爆破動態(tài)響應模擬比較
4.含裂隙巖體爆破裂紋及擴展及損傷模擬
5.準二維巖體單孔爆破裂紋模擬1
6.準二維巖體單孔爆破裂紋的模擬2
7.二維平面條件球狀異型藥包爆破漏斗成型模擬
8.FEM-SPH耦合算法模擬高位突水對露天臺階的影響
9.超高速彈體對圓柱狀巖石侵徹動態(tài)破壞形態(tài)模擬
10.霍普金森桿（SHPB）動態(tài)巴西劈裂的模擬
11.霍普金森桿（SHPB）動態(tài)沖擊壓縮巖石混凝土剪切力學行為模擬
12.球狀藥包在無限水域中爆炸動態(tài)響應模擬
展開 基于LS-DYNA的準二維巖體爆破裂紋的模擬(附K文件） ￥19.8
巖體中的炸藥在爆炸瞬間釋放出大量的爆炸能量，產生爆炸沖擊波和應力波，以動載的形式作用周圍巖體并使得巖石損傷和破碎。一般認為，巖體的爆破裂紋是由兩種不同類型的動力荷載作用下產生的:爆炸應力波和爆炸氣體。首先是炸藥起爆后在孔洞周圍產生的應力沖擊波的作用，其次是持續(xù)時間較長的爆炸性氣體的作用。當炸藥起爆時，壓力急劇增大，爆破孔周圍巖體被壓碎形成破碎區(qū)，而周圍巖體受到拉應力產生裂縫，形成裂隙擴展區(qū)。本案例巖石模型采用003號材料*MAT_PLASTIC_KINEMATIC，裝藥方式采用空氣不耦合裝藥，通過定義失效準則，使得巖體產生破碎及擴展裂隙，模擬結果如下
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
展開 基于LS-DYNA的準二維巖體爆破裂紋模擬2 ￥39.9
炸藥在巖體中爆炸瞬間釋放出大量的爆炸能量，產生爆炸沖擊波和應力波，以動載的形式作用周圍巖體并使得巖石損傷和破碎。一般認為，巖體的爆破裂紋是由兩種不同類型的動力荷載作用下產生的:爆炸應力波和爆炸氣體。首先是炸藥起爆后在孔洞周圍產生的應力沖擊波的作用，其次是持續(xù)時間較長的爆炸性氣體的作用。當炸藥起爆時，壓力急劇增大，爆破孔周圍巖體被壓碎形成破碎區(qū)，而周圍巖體受到拉應力產生裂縫，形成裂隙擴展區(qū)。本案例巖石模型采用272號材料*MAT_RHT，模型算法采用ALE(任意拉格朗日-歐拉算法），由材料自帶的損傷參數獲得巖體產生破碎去及擴展裂隙過程，模擬結果如下
圖1 巖體斷面裂紋擴展模擬結果與試驗結果比較
圖2 巖體斷面裂紋擴展及損傷變化模擬結果
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展開 基于DYNA的含裂隙巖體爆破裂紋及擴展及損傷模擬 ￥48.9
巖體中的裂隙直接影響爆破應力波在巖體中的傳播，進而影響爆破效果。本案例研究了含裂隙巖體爆破中裂紋的擴展及損傷過程，Ls-dyna模擬了爆炸應力波在裂隙巖體中的傳播特性。結果表明:爆破過程中應力波分布不均勻，主要向自由表面?zhèn)鞑ラ]合型宏觀裂隙阻礙爆炸應力波的傳播，且在裂隙處會止裂，裂紋及損傷會繞過裂隙處，模擬結果如下 ：
圖1 含裂隙巖體爆破裂紋及擴展有限元模型
圖2 含裂隙巖體爆破裂紋及擴展過程
圖3 含裂隙巖體爆破裂紋及等效應力波傳播過程
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基于LS-DYNA的巖體微差爆破動態(tài)響應模擬 ￥38.79
基于流固耦合算法在動態(tài)分析軟件LS-DYNA中研究爆炸沖擊波的傳播規(guī)律在巖石介質和周圍巖體的爆破振動影響下的爆破孔同時起爆和微差爆破兩個工況時。結果表明:雙孔同時起爆初期，損傷破碎區(qū)擴展與單孔爆破相似，爆炸沖擊波,彼此是重疊的,兩炮孔中間縱向單元和藥柱內外兩側橫向近區(qū)單元的壓力和等效應力隨爆心距的增大而減小，而自由面上單元呈現出先增后減的變化趨勢， 微差起爆可緩解爆破振動和改善爆破效果，模擬結果對比如下：
圖1 雙孔同時起爆時等效應力變化過程
圖2 雙孔延期起爆時等效應力變化過程
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展開 基于顆粒流PFC的巖體爆破破壞效應模擬 ￥55
爆炸應力波在巖石介質中的傳播規(guī)律一直是巖石爆破領域的重要研究方向。影響巖體爆破破壞工程的因素眾多，節(jié)理特征、鉆孔孔徑、應力波峰值等。目前針對巖石爆破的數值模擬采用的計算手段有LS-dyna和離散元方法等。本算例采用顆粒流PFC對巖石爆破過程進行模擬。
分別就單點爆破、單點增大爆破壓時、三點同時爆破、三點微差爆破這四種工況進行了仿真計算。
首先建立模型，在邊界墻體的伺服功能下平衡模型：
刪除邊界墻體，對左右兩側邊界附近及底部邊界附近處的顆粒運動進行約束模擬邊界，對邊界顆粒施加荷載，吸收掉入射的波動能量，以模擬無限介質：
單點爆破的結果和爆破壓力的波形如下：
單點爆破增大炮孔壓力后的結果
三點同時爆破結果如下：
三點微差爆破結果及爆破壓力的波形如下：
具體建模思路及完整代碼（含基本注釋）如下：
展開 lsdyna模擬爆破裂紋發(fā)展 ￥1
考慮對稱性，案例采用1/4圓進行模擬，單層單元。建模命令流如附件。
1_5.txt
采用拉格朗日流固耦合算法，建模命令流中裝藥不耦合系數1.5，空氣單獨建模。在實際計算過程中，未考慮空氣受熱膨脹對裂隙尖端產生的拉力，希望有相同研究興趣的可以一塊交流一下。
采用ALE算法（設置空單元）還是拉格朗日算法（流固耦合）取決于*SECTION_SOLID_ALE關鍵字中ELFORM的設置（11or12），設置11為流固耦合，需要控制*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP關鍵字，設置12為空單元，需要控制*INITIAL_VOID_PART和*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID關鍵字。
裂隙的產生擴展通過添加*MAT_ADD_EROSION控制材料失效標準。本案例設置的是mnpres失效，即拉應力失效，具體數值根據材料動載破壞強度和期望效果調整。
Uncoupling_1_25.k
展開 ABAQUS二維裂紋擴展模擬詳解
需要注意的是，在ABAQUS中當采用圍線積分（contour integral）來計算應力強度因子時，在圍線積分的區(qū)域只能為四邊形或六面體單元，雖然裂紋尖端的網格為三角形單元，但其實際上是退化的四邊形單元（degenerated quad），后面將會介紹如何劃分裂尖網格。
為了在ABAQUS中定義裂紋，首先需要指定裂紋面（crack front）以及裂紋尖端（crack tip），對于通過ABAQUS創(chuàng)建的二維部件實例，裂紋前沿可以指定為幾何點，幾何邊線以及幾何面，裂紋尖端可以指定為幾何點，而對于外部導入的二維網格（orphan mesh），裂紋前沿可以指定為節(jié)點，單元邊和單元面，裂紋尖端尖端可以指定為節(jié)點。除此之外還需要指定裂紋面的法向矢量方向或者裂紋擴展的方向，在ABAQUS中裂紋擴展的方向也被稱為q向量，該向量將用于圍線積分的計算。裂紋的定義如圖3所示。
圖3 ABAQUS裂紋定義界面
為了在裂尖單元中引入奇異性，需要對單元節(jié)點進行特殊的處理。如圖4所示，對于8節(jié)點的四邊形單元（二階單元，具有中間節(jié)點），首先ABAQUS會將四邊形單元的其中一條邊壓縮，假設該單元邊由節(jié)點a, b和c構成，壓縮之后節(jié)點a, b和c將合并共同構成裂紋尖端，隨后與裂紋尖端相連的兩條單元邊上的中間節(jié)點將會被移動到距離裂紋尖端1/4處的位置。
展開 基于LS-DYNA的地應力作用下巖石爆破裂紋擴展模擬-限時優(yōu)惠 ￥49.9
模擬論文發(fā)表在SCI期刊Mechanics of Materials，新版中科院分區(qū)大類一區(qū)，論文內容為地應力作用下巖石爆破裂紋擴展模擬。
論文首頁
各向同性地應力作用下爆破裂紋擴展模擬
各向異性地應力作用下爆破裂紋擴展模擬
基于LS-DYNA二維平面條件球狀異型藥包爆破漏斗成型模擬 ￥39.79
爆破漏斗是爆破工程中常見得實驗，由于其在爆破破巖機理研究中的基礎性地位，長期以來一直是廣大科研人員關注的焦點。本案例利用ls-dyna軟件，模擬異型球狀藥包爆破的成坑過程和形態(tài)，對模擬結果進行了分析，爆炸部位附近的巖石屬于壓縮破壞，表面屬于拉伸破壞的巖體，有明顯的壓縮斷裂區(qū)和拉伸斷裂區(qū)分界。由于采用二維平面應變模型，計算結果會與實際工程三維情況有所出入，只能定性地解釋爆破漏斗的形成過程。三維條件下爆破漏斗的形成過程將在后續(xù)案例中給出。本次仿真結果如下：
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
展開 LS-DYNA偏心不耦合裝藥結構下的臨自由面巖石微差爆破裂紋模擬 ￥25
<p>炸藥偏心不耦合裝藥結構爆破對炮孔壁作用的能量是非均勻的，大量學者通過理論推導、模型試驗和現場試驗等方式，分別從爆破參數推導，圍巖裂紋擴展規(guī)律、損傷范圍長度及應力、應變峰值四個方面做了研究，并根據偏心不耦合裝藥爆破研究成果，為光面爆破或預裂爆破等不耦合裝藥結構爆破，在實際工程運用中的改進措施和優(yōu)化方法提出了優(yōu)化方案，為偏心不耦合裝藥結構爆破的運用提供了理論依據。</p><p>偏心不耦合裝藥結構爆破產生的爆破荷載，作用在炮孔壁上是不均勻的，從而在炮孔壁周圍產生明顯的應力偏心效應。在采用預裂爆破或光面爆破技術時，應該合理調整偏心裝藥結構，使爆炸沖擊荷載強作用在需要開挖巖體的一側，盡量減少其對巖體保留區(qū)的作用，最大限度避免對保留區(qū)巖體造成損傷。
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基于LS-DYNA流固耦合法下的雙孔爆破裂紋損傷擴展模擬（附k文件） ￥18.8
與單孔爆破相比，雙孔爆破中爆破沖擊波的傳播規(guī)律和巖體的損傷裂紋擴展過程更為復雜。有限元分析(FEM)在目前的數值分析方法中占據主導地位。本案例基于動態(tài)分析軟件LS-DYNA和langange - ale流固耦合算法。采用數值模擬方法研究了爆破沖擊波在巖石介質中的傳播規(guī)律以及爆破對爆破孔周圍巖體振動的影響。模擬結果如下：
圖1 雙孔爆破有限元模型
圖2 炮孔周圍網格局部放大
圖3 雙孔爆破巖石裂紋擴展
圖4 雙孔爆破巖石損傷動態(tài)展示
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
展開 abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-單元刪除法模擬裂紋，出現穿透！！
上文講解了使用abaqus2020模擬二維顯示分析通用接觸下的沖擊響應，結果很好，而且在新版本中可以很好的建立二維通用接觸，這個是軟件的一大進步，但是這個通用接觸在處理單元刪除法模擬裂紋的過程中依然不能很好地建立接觸，出現大量明顯的穿透，下面將給出例子和結果，也希望大家注意并找到合適的解決方法。
例子：模型僅采用了通用接觸，采用了brittle cracking單元刪除法模擬開裂，結果出現了明顯穿透
abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-brittle cracking-穿透.rar
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展開 abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-單元刪除法模擬裂紋，解決單元穿透！！
前面說到abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-單元刪除法模擬裂紋出現明顯穿透，結果不合理，那么有什么辦法解決嗎？有，對于這樣的模型采用接觸對接觸+通用接觸可以很好的解決問題。注意，如果模型中只采用接觸對接觸，可以解決沖頭與基體之間的接觸建立問題，但是對于基體自身破壞后單元之間的穿透并不能解決，因此，還要建立基體自接觸，所以在接觸對接觸的基礎上再加上一個通用接觸就可以很好的解決這個問題，這里不使用軟件自帶的自接觸，因為自接觸在這樣的模型中很難建立起來（如果模型只涉及外表面的自接觸，那么可以使用），特別是這樣的模型都涉及內部單元之間的接觸，下面給出一個例子和結果文件。
例子1：abaqus2020-二維-顯示分析-僅接觸對接觸-單元刪除法模擬裂紋
例子1：abaqus2020-二維-顯示分析-接觸對接觸+通用接觸-單元刪除法模擬裂紋
可以發(fā)現：接觸對接觸+通用接觸很好地解決了沖擊開裂下沖頭與基體、基體自身之間的穿透問題。
abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸+接觸對-brittle cracking-無穿透.rar
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展開 基于XFEM技術模擬二維平板疲勞裂紋擴展-Abaqus軟件（附視頻教程）
利用Abaqus軟件做材料的疲勞裂紋擴展的模擬分析，早在2009年就已經在SIMWE論壇上看到有人發(fā)布相關的例子了，但是沒有說出來具體CAE操作流程，雖然有inp文件，但是文件中某些關鍵詞在CAE模塊中并不支持，所以對于新手小白來說，想要做出疲勞裂紋的擴展，有點難度。本人兩個月前開始接觸疲勞裂紋的模擬，先前是一直在做靜載荷條件下的裂紋擴展，兩者都是利用XFEM技術，后者的教程在網上較多，但是前者的教程，就像前面提到的，少之又少。
同時，在Abaqus的幫助手冊里，同樣可以找到關于基于XFEM技術模擬低周循環(huán)載荷下，疲勞裂紋的擴展的相關例子，提供了inp文件，附在本文的最后，有需要的朋友可以下載來看看，也可以自己到幫助手冊里找找出處。
好的，說了這么多，現在開始正式進入本篇教程的干貨內容，基于本人也是還在新人階段，此分析模擬是源自于幫助手冊中的例子，但是邊界條件與手冊中有所差別，所以教程中有疏漏或者出錯的地方，還請各位朋友，注意鑒別，提出指正批評。
已經抽時間錄制好了視頻教程：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11094
需要看視頻教程的朋友，可以點擊鏈接觀看。
【例子背景信息】一塊3X3m的二維平板的頂部與底部受到方向相反的循環(huán)變化載荷，頂部受到峰值為8X10-5m位移載荷，底部受到峰值為-8X10-5m位移載荷，二維平板存在一條長度為0.3m的預制裂紋，位置如下面模型圖所示。采用Direct cyclic分析步，實現受載過程的分析。
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