模型分享011——水下爆炸冲击仿真

听，你听到了吗 2022年3月3日浏览：1989 评论：2 收藏：13

二战时期各国对制海权的争夺达到了白热化阶段，鱼雷和深水炸弹的使用，更是将海战推向了二战的高潮。和平年代水下及船体发生爆炸的情况并不多见，然而海上一旦发生爆炸，将对附近的船体和深潜设备产生永久的破坏和损伤，严重时甚至可以将船体直接摧毁。

当炸药在地面发生爆炸时，爆炸产生的能量主要以两种形式进行传播，一种是爆炸产生的能量直接传入地面介质中并形成直接的冲击，这方面属于是地下工程领域所要考虑的主要荷载；另外一种是以空气冲击波的形式在空气中传播，并且会在地表区域的介质中产生冲击波。对于水下炸弹的引爆，其过程大体可分为炸药爆轰、冲击波的形成和传播、气球的振荡和上浮等三个阶段。

如图所示，建立了水下爆炸的几何模型，模型整体采用CEL方法建立欧拉区域，共分为空气、水体和炸药三部分，空气和水体的材料属性中分别对密度、Eos状态方程和粘度进行定义，密度和粘度参数大家可以直接在网上检索到，在此就不进行介绍了。以下参数仅供参考，状态方程中空气波速和水体波速c0分别设置为340和1483（单位制：m，下同）。对于炸药的参数，以TNT炸药的参数进行简单设置，材料需要定义JWL类型的EOS状态方程，TNT的密度为1583，爆炸波速为6930，A为438440000000，B为4445000000，omega为0.35，R1为4.15，R2为0.9，爆炸点根据实际的位置进行设置。材料属性设置好之后，创建截面属性时，需要将欧拉截面同时分配空气、水和炸药三种材料。

几何模型.bmp

将模型倒入装配后，在Step模块中对分析类型进行设置，进行Explicit显示动力学（CEL分析只能用显示动力学）分析，分析时间为50s。在场输出中设置画面为100帧的动画，场输出变量与历史输出变量默认，此外场输出变量的默认输出项中就包括关于欧拉体的一些选项。

在接触模块中，如果模型中还需要分析爆炸冲击波对舰船、船坞以及其他结构体造成的损伤，还需要设置通用接触，通用接触（CEL分析只能用通用接触）中摩擦属性分别为法向硬接触（Hard Contact）和切向的罚摩擦。

在载荷模块中，首先设置的是模型整体的重力场，然后是对欧拉体的四个侧面进行单方向的位移约束，以及底面的完全约束，防止模型中的水体流出边界。最后是对整个欧拉体的材料属性进行分配，此步骤是完成仿真的关键。通过预定义场中的材料分配功能，如下图中所示，分别对欧拉体的材料进行分配，图中左侧的1表示欧拉体所赋予的材料属性。