為了研究壕溝地形對(duì)爆炸沖擊波傳播規(guī)律的影響,基于Autodyn-3D仿真軟件,建立了不同寬度和深度壕溝地形及平整地面的觸地爆炸數(shù)值模型,并通過求解獲取了不同地形工況下的沖擊波超壓及沖量數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示,隨著壕溝寬度的增加,壕溝底部測(cè)點(diǎn)3位置的首峰壓力逐漸降低,當(dāng)寬度大于0.7 m后,峰值壓力保持不變,但沖量值仍降低;隨著壕溝深度的增加,壕溝底部測(cè)點(diǎn)3位置的首峰壓力也逐漸降低,但沖量值反而增加,當(dāng)深度大于0.6 m時(shí),峰值壓力降低的趨勢(shì)已不明顯。相關(guān)結(jié)論可為炸藥裝藥在壕溝地形爆炸的威力輸出和安全防護(hù)提供指導(dǎo)。 

【文章來源】：工程爆破. 2020,26(06)CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

物理模型及剖面

利用Autodyn 3D進(jìn)行建模和求解,考慮實(shí)際工況的對(duì)稱性,建立1/2幾何模型,并設(shè)置對(duì)稱邊界�？諝庥虿捎肊uler算法,除對(duì)稱面外,各邊界設(shè)置流出邊界條件,以模擬實(shí)際條件下的無限空氣域。為了提高計(jì)算效率,利用Autodyn 2D首先進(jìn)行平整地面球形裝藥中心起爆沖擊波場的計(jì)算,然后通過FCT映射,將2D沖擊波場的計(jì)算結(jié)果映射到3D空氣域中。這種方法減少了炸藥起爆后沖擊波傳播至壕溝附近的計(jì)算量和時(shí)間,也減少了Euler場的尺寸,同時(shí)更大程度保證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性[10]。2D模型空氣域的尺寸為0.4 m×0.4 m。為了盡可能減少計(jì)算精度帶來的誤差,討論了地形區(qū)域網(wǎng)格尺寸對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。針對(duì)區(qū)域單元邊長分別選取0.03、0.02、0.015、0.012 m進(jìn)行對(duì)比計(jì)算,取距爆心0.5 m處的沖擊波峰值壓力進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果分別為72、83、92、96 kPa,可以看出,隨著網(wǎng)格尺寸的細(xì)化,計(jì)算結(jié)果越精確,但網(wǎng)格尺寸為0.015 m和0.012 m的數(shù)值結(jié)果已相差不大,因此在盡可能保證計(jì)算精度的前提下,為了提高計(jì)算效率,選擇網(wǎng)格尺寸為0.015 m。將2D模型計(jì)算的結(jié)果映射到3D空間后的數(shù)值模型如圖2所示。1.2.2 材料模型

1#和3#試驗(yàn),測(cè)點(diǎn)3和5處的沖擊波壓力隨時(shí)間變化的曲線如圖3所示。從圖中可以看出,由于壕溝地形的影響,位于壕溝底部中心位置測(cè)點(diǎn)3的峰值壓力較平整地面的壓力明顯降低,且波形差異較大。平整地面的沖擊波壓力曲線呈現(xiàn)單一峰值,而壕溝底部的沖擊波壓力具有多個(gè)峰值。測(cè)點(diǎn)5也呈現(xiàn)類似的趨勢(shì),但和平整地面測(cè)點(diǎn)5的沖擊波壓力曲線差距較小。另外,壕溝底部測(cè)點(diǎn)的沖擊波壓力曲線相比平整地面的負(fù)壓持續(xù)更長時(shí)間。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因,可以通過壕溝地形的沖擊波壓力云圖變化進(jìn)行解釋,3#試驗(yàn)不同時(shí)刻的沖擊波壓力云圖如圖4所示。在0.2 ms時(shí)刻,爆炸沖擊波到達(dá)壕溝起始位置,開始傳入壕溝底部;到1.1 ms左右,爆炸沖擊波到達(dá)壕溝底部的測(cè)點(diǎn)3位置,形成第一個(gè)峰值壓力,同時(shí)在壕溝的壁面有反射壓形成;到1.6 ms,爆炸沖擊波傳到測(cè)點(diǎn)5,而在壕溝內(nèi)壁面上形成了多處反射壓;到2.1 ms左右,壕溝內(nèi)反射壓力匯聚,并再次傳到測(cè)點(diǎn)3位置,形成第2個(gè)峰值壓力。經(jīng)過多次反射和能量耗散,測(cè)點(diǎn)3測(cè)到第3次峰值壓力值已經(jīng)很小了。圖4 沖擊波隨時(shí)間變化的壓力云圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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