空气中TNT爆炸的数值模拟Numerical Simulation of TNT Explosion in Air
胡兆颖,唐德高
摘要(Abstract):
为了研究TNT炸药爆炸产生的冲击波在空气中的传播规律和预测不同比例距离的超压峰值,应用LS-DYNA有限元软件模拟了7.5 kg TNT爆炸的冲击波传播过程,揭示其能量衰减规律。并用2种经验公式计算不同比例距离的冲击波超压峰值。对数值模拟结果、经验公式结果和已有的实验数据进行对比。结果表明:数值模拟结果与实验数据吻合较好,误差在10%以内,证明了计算模型和参数的合理性。2种经验公式,叶晓华推荐的经验公式与实验数据的误差相对较小,距爆心3.5 m处,误差仅为0.66%。说明叶晓华公式相比Henrych公式更为可靠。但随着爆距的增大,误差也明显增大。建议此公式在比例距离小于2.6 m/kg1/3时采用。
关键词(KeyWords): 爆炸冲击波;超压峰值;有限元;LS-DYNA;比例距离;经验公式
基金项目(Foundation): “侵彻冲击爆炸效应”国家创新研究群体基金资助项目(51021001)
作者(Author): 胡兆颖,唐德高
参考文献(References):
- [1]严国建,周明安,余轮,等.空气中爆炸冲击波超压峰值的预测[J].采矿技术,2011,11(5):89-91.[1]YAN Jian-guo,ZHOU Ming-an,YU Lun,et al.Prediction of overpressure of explosive blast in the air[J].Mining Technology,2011,11(5):89-91.(in Chinese)
- [2]师燕超.爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构的动态响应行为与损伤破坏机理[D].天津:天津大学,2009:20-46.
- [3]尚晓江,苏建宇.ANSYS/LS-DYNA动力分析方法与工程实例[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
- [4]宋浦,杨凯,梁安定,等.国内外TNT炸药的JWL状态方程及其能量释放差异分析[J].火炸药学报,2013,36(2):42-45.[4]SONG Pu,YANG Kai,LIANG An-ding,et al.Difference analysis on JWL-EOS and energy release of different TNT charge[J].Chinese Journal of Explosives&Propellants,2013,36(2):42-45.(in Chinese)
- [5]叶序双.爆炸作用基础[M].3版.南京:解放军理工大学工程兵工程学院,2010.
- [6]时党勇,李裕春,张胜民.基于ANSYS/LS-DYNA8.1进行显示动力分析[M].北京:清华大学出版社,2005.
- [7]刘伟,郑毅,秦飞.近地面TNT爆炸的试验研究和数值模拟[J].爆破,2012,29(1):5-9.[7]LIU Wei,ZHEN Yi,QIN Fei.Experimental and numerical simulation of TNT explosion on the ground[J].Blasting,2012,29(1):5-9.(in Chinese)
- [8]LS-DYNA keyword user's manual[M].Lawrence Livermore National Laboratory,2007.
- [9]方秦,柳锦春,崔金浩,等.地下防护结构[M].北京:中国水利水电出版社,2010.
- [10]杨鑫,石少卿,程鹏飞.空气中爆炸冲击波超压峰值的预测及数值模拟[J].爆破,2008,25(1):15-18.[10]YANG Xin,SHI Shao-qing,CHENG Peng-fei.Forecast and simulation of peak overpressure of TNT explosion shock wave in the air[J].Blasting,2008,25(1):15-18.(in Chinese)