基于多物质ALE算法TNT*爆炸数值模拟分析,本论文为免费优秀的关于数值模拟论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
数值模拟论文参考文献：
摘 要：基于ANSYS/LS-DYNA动力非线性有限元程序,利用任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法,以及多物质流固耦合方法对土壤爆炸荷载作用下进行了数值模拟研究,最终得出以下结论：TNT*爆炸后,形成球形冲击波阵面,并向外扩散,冲击波压强逐渐降低.由下至上土壤各点的速度是逐渐增加的.
关键词：多物质ALE算法；ANSYS/LS-DYNA程序；TNT*；数值模拟；
Abstract： Based on the ANSYS/LS-DYNA dynamic nonlinear finite element program, using arbitrary Lagrange Euler （ ALE ） method,As well as the substance of fluid-solid coupling method on soil under explosive loading are studied by numerical simulation, reached the following conclusions： TNT after the explosion, the formation of spherical shock front, and spread outwards, shock wave pressure is reduced gradually. From the bottom of the soil at various points in the speed is gradually increased.
Key words： multiple substance ALE algorithm； ANSYS/LS-DYNA； TNT explosive； numerical simulation；
1.引言
爆炸是能量短期内急剧释放的过程,具有短时高速高压的特点,在矿山爆破、金属爆炸成型、水下爆破排淤等军事与民用领域有着极为广泛的应用,研究结构在爆炸荷载作用下的动力响应,对于我国防护工程、爆破工程的发展具有十分重要的意义[1].然而爆炸动力学过程十分复杂,很难进行解析分析,常采用数值模拟分析及模型实验法.
爆炸过程的数值模拟方法有很多种方式,最简单的方式是将爆炸荷载简化为随时间变化的节点力施加到结构上.更精确的模拟方法是利用JWL状态方程描述爆炸过程中压力与体积的关系[2].对于接触爆炸问题,若采用Lagrange算法描述,可以采用公用节点的方式将*单元和结构单元联系起来；也可以在*单元和结构单元之间定义接触来考虑其相互作用,然而,由于*单元爆炸过程中产生严重畸变,不仅需要进行网格重构,而且还严重地影响数值解的精度,很容易因为步长过小而中断或误差过大而失真.近些年发展起来ALE方法以及多物质流固耦合方法也可以用来模拟爆炸问题,对*、空气、土壤、水以及破坏后的岩石采用ALE网格,对其他固体结构采用Lagrange网格,*单元和和结构单元之间通过流固耦合来定义彼此之间的连接,由于材料物质在网格中可以流动,因此不存在单元畸变问题[3].流固耦合的主要特点是：在建立有限元模型时,结构和流体的网格可以重叠在一起,通过一定的约束方法将结构与流体耦合在一起,模拟分析时,往往对Lagrange网格进行约束,将结构的相关力学参量的传递给流体单元.LS-DYNA程序中流固耦合的算法主要约束方法有加速度约束、加速度和速度约束和速度法向约束及罚函数约束等[4,5].
本文利用有限元程序LS-DYNA,采用ALE算法以及多物质流固耦合方法对爆炸荷载作用下的数值模拟研究,通过对在土中一定深度放置一定质量的TNT*引爆过程的数值模拟,分析土中爆炸空腔的形成、扩展以及鼓包运动的过程.
2.ALE算法的理论基础
2.1 ALE算法理论基础
任意拉格朗日—欧拉算法（Arbitrary Lagrangian Eulerian,简称ALE）最初用于模拟流体动力学问题有限差分方法,兼有Lagrange方法和Euler方法二者的长处,即在结构边界运动的处理上引入Lagrange方法的特点,能够有效的跟踪物质结构便捷的运动；在内部网格的划分上,又吸收了Euler方法的长处,使得内部网格单元独立与物质实体而存在,同时网格可以根据定义的参数在求解过程中适当调整位置而不致出现严重畸变.目前,ALE法广泛用于求解流固耦合、接触、大变形、液体大幅晃动等移动边界、接触问题的研究[3].
相对于金属和流体介质而言,岩土类和混凝土类这些准脆性材料并非严格满足连续介质定义的材料的本构关系的研究尚不充分[6-8].
3.工程实例
TNT*中心放置于土层以下0.7m处,*区域尺寸为10cm×10cm×10cm.
由于问题具有空间对称性,在建立有限元模型时,只取1/4,计算区域为0.75m×0.75m×1.5m的矩形体,在地表建立一层厚度为50cm的空气层用来观察地面鼓包运动过程.土体、空气和*均划分为Euler网格,采用多物质ALE方法,允许一个网格包含多种物质,分析时忽略土体的重力作用,假定土体是单一均匀各向同性体.侧面及底面施加无反射边界条件,对称面约束法向位移.上表面为自由表面.本问题求解时间为2.0ms,计算时时间步长取10μs.单位制统一采用cm-g-μs.本算例的土中爆炸问题示意图如图1所示,计算简图如图2所示.
LS-DYNA程序中,采用关键字*MAT_HIGH_EXPLOSIV
E_BURN来定义高能*材料模型用于描述气体压力与体积关系的状态方程.定义多物质单元的关键字为*ALE_MULTI_MATERIAL_GROUP,允许网格中同时存在土体、*以及空气三种物质.*MAAT_NULL关键字定义空气,*BOUNDARY_NON_REFLECTING关键字定义无反射边界以描述无限域地基.采用LS-DYNA程序中3D SOLID164单元进行离散.建立的有限元模型如图3所示.
结论：关于数值模拟方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关数值模拟软件论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
基于FLAC3D数值模拟确定合理封孔深度
摘 要：文章结合晋煤集团赵庄矿13074巷道的实际地质条件，采用数值模拟方法分析松动圈范围及最大应力区，以此确定该地点合理的封孔深度为7～9 5。
深部软岩巷道锚注支护数值模拟
摘 要：文章针对淮南矿业集团谢一矿轨道大巷岩巷返修工程破坏的具体条件，分析了深部软岩巷道工程岩体的物理力学特性。运用三维有限差分数值计算软件（F。
基于流场数值模拟环隙型空气引射器参数设计
摘 要：环隙型空气引射器是利用一定压力的压缩空气从环隙中高速喷出，带动环隙出口处的空气向出口处流动， 从而将吸入口周围的空气吸入引射器的设备。文。
尿素热解制取氨气数值模拟
摘 要：SCR脱硝技术的还原剂氨的来源主要有液氨、氨水和尿素，目前随着氨的安全隐患较大，越来越多的电厂特别是城市电厂倾向于采用尿素热解技术制取还。