分享自己的爆炸容器算例中的空气材料模型问题

whutlw · 发表于 2012-4-13 21:49:34

本帖最后由 whutlw 于 2012-4-13 21:57 编辑

最近折腾了一个爆炸容器，在1kgTNT爆炸下的冲击波传播，压力容器受力进行了分析。爆炸容器是圆柱形，两端为标准的1:2 标准椭圆封头，内径1500mm，柱体长2600mm，壁厚40mm，是一个轴对称的组合结构，建立1/8三维实体模型。

whutlw · 发表于 2012-4-13 22:00:26

建模方法：炸药、空气、容器都是solid实体单元。先建立建立平面几何模型，旋转生成体，关键的地方在于等厚度的椭圆壳体生成。在局部坐标系内通过定义两组长短轴比建立两条1/2椭圆弧线，通过坐标平面切分、删除操作，生成1/4椭圆弧线；再由关键点生成线生成面。
/prep7  ！生成1/2椭圆弧线，其它省略
WPSTYLE,,,,,,,,0
WPSTYLE,,,,,,,,1       !
wpoff,0,130,0          !  原点在轴对称中心，椭圆所处的高度
cswpla,11,1,0.5,1    ! 定义内层椭圆长短轴比
k,1,-150
k,2,150
l,1,2                !生成内层1/2椭圆弧线；
cswpla,11,1,0.513,1    ! 定义外层椭圆长短轴比
k,3,-154,
k,4,154
l,3,4                !  生成外层1/2椭圆弧线；
体生成后，采用工作平面切分，炸药、空气、容器全部生成六面体单元，这里要求三种介质的边界尺寸划分为相同的单元分数；我这里炸药单元80个，空气单元204225个单元，压力容器21924个单元。

whutlw · 发表于 2012-4-13 22:09:11

炸药材料采用ANSYS/LS-DYNA自带的*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型，爆轰产物状态由EOS_JWL方程确定，将爆炸流场区域（炸药和空气）设为欧拉网格，容器的壳体使用拉格朗日型网格，爆炸流场与容器结构通过耦合算法实现相互作用。钢材料采用各向同性的弹塑性材料模型*MAT_PLASTIC_KINEMATIC，钢的密度为7.8×103 kg?m-3，弹性模量210GPa，泊松比为0.3，初始屈服强度325MPa。空气材料假设为理想气体，初始密度为1.29kg?m-3，采用MAT_NULL材料模型，状态方程有两种，一种是采用线性多项式，EOS_LINEAR_POLYNOMIAL一种是*EOS_GRUNEISEN。这里进行了两种空气状态方程对空气冲击波压力分布的影响。首先看两种状态方程的参数设置
*EOS_GRUNEISEN
      2    0.344    0.00    0.00    0.00    1.40    0.00    0.00
  0.00
*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL
      2    0.00    0.00    0.00    0.00    0.40    0.40    0.00
2.5e-06    1.00

whutlw · 发表于 2012-4-13 22:15:59

本帖最后由 whutlw 于 2012-4-13 22:33 编辑

接下来两种空气模型在容器空气中产生的压力分布，选取距离爆炸中心0.5m，1.1m，1.5m（紧邻容器壁内侧）三处位置进行观测，结果发现两种模型产生的结果相差巨大，*EOS_GRUNEISEN的压力计算结果远大于*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL的计算结果，谁较准确呢

whutlw · 发表于 2012-4-13 22:29:29

本帖最后由 whutlw 于 2012-4-13 22:33 编辑

两种结算结果相差很大，需要同理论值进行对比，已提出的爆炸冲击波经验预测方法中，Henrych经验公式能较真实地反映自由空气中入射冲击波峰值超压的大小，结果发现采用*EOS_LINEAR_POLYNOMIALHenrych状态方程的计算结果同henrych计算结果吻合较好（见图），而状态方程*EOS_GRUNEISEN 不适合用于爆炸流场在空气中传播的计算，差看了多篇类似文献，均是采用*EOS_LINEAR_POLYNOMIALHenrych状态方程。

whutlw · 发表于 2012-4-13 22:43:28

本帖最后由 whutlw 于 2012-4-13 22:48 编辑

还有一个问题，提取容器壁内侧受力结果时发现: 对于中心装药情形，压力容器受到的最大冲击波压力位于同装药处于同一水平位置的环面上，其次是封头顶部，椭圆封头和圆柱结合部位受到的冲击波压力最小。可是，容器内壁受到的压力为什么是负的呢？（压力曲线绝大部分处于0以下）采用论坛里（管理公告，lsdyna作品，29楼）的算例，结果也是如此，不应该呀，容器内壁应该受压，压力应该为正才对。

realiang · 发表于 2013-5-26 11:32:53

哥们能否就爆炸问题探讨一下啊，我最近遇到了一些问题没人帮忙解决一下啊

AAABBBCCC · 发表于 2013-10-9 16:39:27

本帖最后由 AAABBBCCC 于 2013-10-9 16:46 编辑

whutlw 发表于 2012-4-13 22:15
接下来两种空气模型在容器空气中产生的压力分布，选取距离爆炸中心0.5m，1.1m，1.5m（紧邻容器壁内侧）三处 ...

1.感觉没有可比较性，既然dyna中提供两种状态方程都可以计算，若参数正确的话，两者差别应该不大。那么就要问下自己：采用的GRUNEISEN方程参数精确吗？两种状态方程的原理虽然不同，参数含义亦不同，但都应该接近爆炸容器模拟的客观反应。

2.采用不同的EOS, 要不要检查下爆炸产生的压力曲线是否相同。

到底空气这种材料的EOS_GRUNEISEN参数是多少？？另外，挺好奇：想知道autodyn中自带材料库中的空气的两种状态方程计算出的结果能相差多大？

友谊第一，讨论第二

zjh19860001 · 发表于 2015-4-6 17:48:54

EOS_GRUNEISEN 在cm-g-us单位制时，速度是0.0344

413433842 · 发表于 2015-4-7 00:25:21

想问下楼主网格搭界是怎样的。。

amphl · 发表于 2015-5-25 13:43:25

zjh19860001 发表于 2015-4-6 17:48
EOS_GRUNEISEN 在cm-g-us单位制时，速度是0.0344

是吗？在时党勇的书中，cm-g-us单位制是0.344，到底哪个对？

amphl · 发表于 2015-5-25 13:44:59

zjh19860001 发表于 2015-4-6 17:48
EOS_GRUNEISEN 在cm-g-us单位制时，速度是0.0344

是吗？在时党勇的书中，cm-g-us单位制是0.344，到底哪个对？

zjh19860001 · 发表于 2015-5-28 21:47:22

344m/s=0.0344cm/us

要年糕 · 发表于 2015-5-29 10:17:33

zjh19860001 发表于 2015-5-28 21:47
344m/s=0.0344cm/us

明白了，是声速，那时党勇的书里有错误

liusai99 · 发表于 2015-6-12 16:26:04

我也在做类似的模拟，但是输出的超压时程曲线有问题，不知道是k文件修改的问题还是什么，可以加微信请教下吗？万分感谢，被这个问题卡了很久了。

liusai99 · 发表于 2015-6-12 16:27:52

我是上海交大的学生，微信号291922594，谢谢啦

huangyh · 发表于 2018-1-12 15:37:09

学习啦，感谢

hugege · 发表于 2018-4-30 07:17:52

楼主对问题阐释的特别清楚，谢谢！

ruiqiang2006 · 发表于 2018-5-11 07:10:50

有没有做过装甲车的油箱被炮弹（子弹穿燃弹击中之后发生殉爆的经验，求助，有奖励，联系微信13810501535）

huangyh · 发表于 2020-7-13 21:06:44

路过学习

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