弹塑性边界下水下爆炸气泡动态特性的数值仿真研究

水下爆炸气泡与弹塑性结构边界的相互作用问题研究具有重要意义.运用有限元软件MSC.Dytran建立三维气泡模型,对水平弹塑性薄板边界条件下的水下爆炸气泡运动特性进行了研究,并分析了流固耦合作用.引入无量纲参数n=爆距/最大气泡半径,分析了不同n值条件下的气泡运动参数,将其与无边界影响的气泡参数进行比较,发现n≥2时,可忽略弹性边界影响,气泡作理想球体模型处理;对气泡收缩引起流体出现锥形空化及射流等现象进行了分析,发现该种射流是造成弹性板产生冲击变形、破坏的能量之一,并通过爆炸试验得到证实.     

舰船舷侧在水下接触爆炸作用下的数值仿真

利用LS-DYNA对舰船舷侧防护体系在接触爆炸作用下的破坏进行数值仿真模拟。通过改变舷侧防护体系中空舱和液舱的大小,探讨如何提高舷侧整体防护能力。分别分析了各种情况下板的破口半径和压力时间曲线等数值模拟结果,得出加大空舱尺寸对爆轰波衰减更加明显的结论,从而为提高舰船舷侧整体防护能力提供了依据。     

水下爆炸作用下基本结构塑性响应的数值仿真

在忽略结构低频响应的情况下,根据一阶逼近DAA方法得到了水下爆炸冲击波作用下结构湿面的总压力载荷表达式,并利用经验公式计算入射波压力,同时考虑局部空泡的影响,由此建立了水下爆炸冲击波作用下结构高频响应时湿面的总压力载荷的计算模型,并将该模型嵌入到了ABAQUS程序的用户自定义分布载荷子程序VDLOAD中,完成了对ABAQUS程序的二次开发,从而实现了在不建立流场模型的情况下基本结构的水下爆炸冲击响应仿真.作为验证,利用该方法仿真了固支平板和自由圆柱壳在水下爆炸冲击波作用下的塑性动态响应,仿真结果与试验结果吻合良好.     

水下接触爆炸作用下加筋板的动态响应分析

主要仿真模拟计算了加筋板结构在水下接触爆炸荷载作用下的动力响应。以加筋板模型为研究对象,建立了平板、井字加筋板、十字加筋板三种模型。利用非线性有限元程序LS-DYNA,分别模拟计算出它们在水下接触爆炸荷载作用下的动力响应。分析了各个模型计算结果,对比了位移、等效应力、压力等变量,得出结论:加筋板具有分散爆炸冲击波的作用,加筋板抵抗爆炸冲击波冲击的能力更强,结构更偏于安全。     

用相似理论讨论仿真的可信度

在介绍相似学理论的基础上,分析了如何运相似理论做指导构造和选择合适的相似仿真系统,从而获得有效的仿真结果,最后结合实例进行了说明。     

水下定向冲击波对圆柱壳体破坏的仿真研究

水声对抗领域基于定向声能技术的对抗武器,利用具有强大能量的冲击波正面摧毁鱼雷,实现舰体的防护.将水声学中的分贝概念转换为冲击波的峰值压力,并利用爆炸冲击波的衰减公式,采用有限元软件LS-DYNA中的ALE算法进行数值仿真计算.得出结论:当声源级达到280dB时,直径324mm的圆柱壳体开始出现破坏变形.为水下定向声能对鱼雷硬杀伤提供理论依据.     

水下航行器视景仿真系统的研究

基于软件平台MultiGenCreator和Vega开发出DIS环境下航行器视景仿真系统。提出了视景点的软硬件配置要求；论述了基于Creator的实体建模方法、基于creator建模和Vega软件环境的海面、水下等海洋环境效果的生成方法、视景仿真软件的开发过程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明，该视景系统逼真地演示出水下航行器仿真过程，并且满足系统仿真的实时性要求。     

某水下发射系统缩比模型样机的仿真设计

以某叶轮泵式发射系统的研制为背景，确定了该系统在水下发射过程中所遵循的主要相似准则。以以往在类似实物系统中所获得的典型的水下发射过程的主要参数作为可比拟的目标性能，按实际发射过程所需能量的十分之一，并在特定的约束条件下，借助于相似准则对缩比模型样机进行了仿真设计。仿真设计结果是理想的。     

预惰化条件下油气爆炸的数值仿真研究

受限空间中油气混合物的防爆抑爆研究对于石油化工工业的安全生产具有重要意义。建立了由化学动力学和湍流机制共同控制的湍流燃烧模型描述油气的爆炸燃烧过程,采用基于矢通分裂和重构算法的具有TVD性质的有限体积法对控制方程组求解,对预惰化条件下受限空间中油气爆炸的特性进行了深入数值仿真研究。仿真结果与实验比较具有较好的吻合性。所做的工作为预惰化防爆抑爆技术在油气化工工艺生产中的系统设计、工艺实施和关键参数计算提供理论依据。     

基于相似理论的系统仿真方法

应用相似理论的基本原理研究系统仿真的过程 ,提出了基于相似理论的系统仿真的基本方法和步骤.     

射流侵彻陶瓷靶过程数值仿真计算

陶瓷靶板因其高强度、低密度特性在装甲防护中得到了广泛的应用,其抗侵彻机理得到了世界各国的广泛关注.利用有限元程序LS-DYNA对射流撞击侵彻陶瓷靶过程进行了三维数值仿真计算.获取了射流陶瓷材料的侵彻深度和速度,并与中碳钢抗侵彻过程进行对比.开展了陶瓷复合把抗射流侵彻仿真计算,并对计算结果进行了相应的对比分析.结果表明与中碳钢相比陶瓷材料对于低速段射流有较高的防护能力,对高速段射流防护能力较弱,这一结果与已有的试验结果相吻合.     

三种典型聚能射流侵彻靶板数值模拟

聚能射流根据其装药结构及药型罩参数不同可以分为锥形罩装药、亚半球罩装药以及K型装药。利用有限元软件LS-DYNA对三种典型聚能射流的成型及侵彻过程进行了数值模拟。分别计算了三种不同类型的聚能装药射流的成型及对均质装甲钢的侵彻过程及结果参数,并对计算结果进行了简要地分析。结果表明K装药射流对靶板侵彻深度及孔径较为合理,是一种性能优异的破爆型串联战斗部聚能装药结构。     

非高斯随机粗糙表面的数字模拟

针对摩擦学和表面工程领域的研究需求,介绍一种模拟生成非高斯粗糙表面的有效方法.该技术不仅可以生成具有给定标准差、偏斜、峰度和自相关函数的随机粗糙表面,而且还能够控制粗糙表面的相关长度.数字模拟说明了该设计方法的正确性.     

柔性储液容器斜面稳定性数值模拟研究

基于ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)和罚函数方法实现流固耦合计算,进行了柔性储液容器在斜面上穗定性的三维数值模拟.首先通过控制体积法得到柔性容器不同装载量的初始形态,随后基于此初始形态,采用ALE方法模拟了倾斜平面上储液结构的动态响应.计算采用了并行求解算法,减少了大规模非线性流-固耦合问题的求解时间.仿真结果表明:装载量越大,柔性储液容器在斜面上稳定性越低,越容易产生液体晃动和翻滚现象.结果可为该类结构的设计提供参考依据.     

非轴对称装药对杆式射流初速影响的数值仿真

为了增加杆式射流的威力,采用LS-DYNA研究了非轴对称装药对杆式射流初速的影响规律,并提出用装药的非轴对称度表征非轴对称装药。通过分析可知:长轴起爆半径对爆轰波波形和压力的影响较大,长轴装药半径则决定了长轴起爆半径的选择范围。随着长轴起爆半径的增加,爆轰波的相互作用区域增大,压力峰值提高。得到了起爆半径非轴对称度对杆式射流初速的影响规律:随着起爆半径非轴对称度的增加,杆式射流的初速开始增加较快,后来增加变慢。所研究的非轴对称杆式射流头部初速最高可以达到3510m/s。     

基于FIR数字滤波器的宽带噪声数值模拟

各种水声信号处理方法的性能分析和检验,都要求用数值模拟方法产生环境噪声场。分析了海洋环境噪声的空间相关性,基于噪声源的远场非相关假设,提出了一种任意空间分布宽带噪声场的数值模拟方法,该方法的关键是采用FIR数字滤波器实现高精度连续时延。对空间均匀各向同性噪声场的数值模拟结果显示,其空间相关特性及空间角度谱与理论分析基本一致,表明该方法是有效的。     

卵形弹丸高速正侵彻混凝土靶板的数值仿真

利用非线性动力学有限元软件Ls-dyna对CRH为3的不同弹体材料的卵形弹丸以不同撞击速度对混凝土靶板作用过程进行数值模拟研究,并且与相应的实验进行对比.重点研究了在不同弹体材料及撞击速度下,弹体质量侵蚀结果及其对侵彻性能的影响.发现在该结构下某种弹体材料的弹丸对应着极限穿透深度,即随着侵彻速度增加,其侵彻深度反而减小;且发现弹丸阻力的时程曲线都出现多个比较明显的峰值,速度越大,其峰值也越大.当材料的屈服强度较大时,其峰值波动的持续时间也就变得较长,相应的侵彻深度也会增加.