LS-DYNA模拟炸药在无限空域中的爆炸

2023-11-13补充：感谢大家对该博文的阅读、提问和讨论，我自己也在回答提问的过程中有了很多的思考。但有时候看消息不及时，或者有些问题我没有遇到，所以可能有些评论提问和私信没有回复或及时回复，请大家谅解。

此次补充主要是基于评论提及的看压力波形时冲击波前方的蓝色块的问题，我认为应该是无反射边界的问题，在当初学习的时候，就跟人讨论过，lsdyna的这个无反射边界是否可以认为是刚性壁面条件，也在网上找过分析帖，记得有个评论答案是刚性壁面条件要用SPC点约束，就是将壁面上的点的6个自由度全部约束。具体操作补充在2.5部分。此次补充就这2个边界条件结果进行对比，并将相关K文件上传，目前认为约束节点自由度的方式应该较为合适。当然欢迎大家评论区批评指正。

附件地址：

https://download.csdn.net/download/weixin_44247155/88528753

结果对比：压力云图

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

整理来源：B站UP视频教程

 https://www.bilibili.com/video/av327711800/?vd_source=980508cc10234c598ddfa5aa8f5897e8

原UP视频手速嗖~嗖~嗖~的快，以下主要是将UP的视频复现，操作过程截图，适合新手，其中的一些参数根据个人经验修改，并补充了不同版本求解器位置的图片。原视频没有声音，所以相关备注均为个人理解，仅供参考。

操作过程中使用的各种关键字，新手也请结合关键字帮助文档了解其全面含义，综合学习。

------ -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、模型简介：

TNT在无限空气域中的爆炸（LS-DYNA），采用ALE法模拟炸药在空中的爆炸。软件：ls-prepost

方法：

MM-ALE方法，采用* INITIAL VOLUME_FRACTION_GEOMETRY

关键字将炸药填充到空气域中；

模型大小为八分之一模型；

空气域大小：X=2.5m；Y=1m；Z=1m；

炸药半径R=3cm；

单元尺寸为20mm。

(原本模型中UP设置的爆点位置为（0,0,100），即将Z=1m面作为对称面，本文简化为爆点位置为（0,0,0）与原点相连的面为对称面)。

2、操作步骤

2.1建立空气域模型

建模采用单位体系为g-cm-μs（LS-dyna中没有单位可选，自己任意使用一套体系即可）

2.2创建材料关键字，包括材料属性及状态方程

注1：我认为此表中该E0值有误，翻看其他文献值对应，应该确实为7.0E-02。

LS-DYNA帮助文档中*EOS_JWL关键字E0的解释为：单位体积爆轰能量和E的初始值，单位Pa。

1.63密度下的TNT的初始爆热为4300KJ/Kg左右（查相关爆炸书籍），为单位质量下的值。计算单位体积时，需乘以密度，结果约为7.0E6 KJ/m3，KJ/m3单位换算后为kPa，即7.0E9 Pa。在此处换算后为7.0E-02。

注2：多数教程中C0-C3,C6值均为0，也有文献标注了具体值。可自行选择使用。

 

来源：tnt-air-钢储罐结构爆炸冲击荷载与动力响应的数值模拟研究

补充注3：经评论区大佬提醒，在空气材料中的PC值，也就是截止压力，数量级应该要小一些，我搜索资料，也是建议把PC极限值设置成一个非常小的负数，有些是填的-1Pa,换算过来就是-1e-11，请自行在下面图片中修改。

2.3创建单元类型，创建PART，对材料进行集成

         

2.4创建ALE多物质组，在空气域中填充炸药，创建爆点

注意：高版本的爆点设置时选择空气AIR的part，否则计算中报错：The part 2 in *INITIAL_DETONATION is not a part in *ELEMENT_SOLID

            

注：有评论中提到在填充TNT时，即该部分第3个图片，按顺序操作到7时会报错，在此增加一步，就是6.5 ，请操作时结合这看。

补充操作：

2.5 创建空气域无反射边界（补充对比：约束节点自由度作为刚性壁面条件）

前文提要：

（此次补充主要是基于评论提及的看压力波形时冲击波前方的蓝色块的问题，我认为应该是无反射边界的问题，在当初学习的时候，就跟人讨论过，lsdyna的这个无反射边界是否可以认为是刚性壁面条件，也在网上找过分析帖，记得有个评论答案是刚性壁面条件要用SPC点约束，就是将壁面上的点的6个自由度全部约束。）

--------------------------------------方式1：创建无反射边界条件--------------------------------------------

      

---------------------------------------------方式2：约束壁面上节点的6个自由度作为刚性壁面条件-----------

方式1和方式2是完全不同的2种对壁面边界处理方式

操作完成后，会keyword manager中自动形成boundary的关键字。

2.6创建八分之一模型的对称面

     

2.7 创建计算时间、ALE、MPP等

 

2.8 设置保存时间间隔，所有设置完成，检查关键字

             

 2.9保存模型，关键字，提交计算

           

计算完成的后处理，请根据其他教程学习，原视频UP有后处理的一些部分，这里仅展示计算前的操作过程。