基于LS-DYNA的爆炸與爆破數(shù)值模擬技術
定 價:89 元
叢書名:土木工程數(shù)值分析與工程軟件應用系列教程
- 作者:李勝林 凌天龍 李洪超 劉殿書
- 出版時間:2022/11/1
- ISBN:9787111709305
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TB41
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書由淺入深地介紹了通用多物理場分析軟件LS-DYNA的基本理論、常用的材料本構和狀態(tài)方程,討論了混凝土類材料本構模型有效性測試和參數(shù)確認方法,詳細闡述了爆炸沖擊模擬中常用的多物質(zhì)ALE算法、無網(wǎng)格SPH方法和LBE方法,以及爆炸模擬中常用的關鍵數(shù)字。本書結合工程應用設計了合理的算例,詳細闡述了上述理論在LS-DYNA關鍵字輸入文件中的含義和使用方法,算例原理清楚,步驟簡單易學。
本書通俗易懂,既可作為理工科院校高年級學生和研究生學習動力有限元的教材,也可作為相關行業(yè)工程技術人員進行多物理場分析和產(chǎn)品開發(fā)設計的參考書。
理論分析、科學實驗和數(shù)值模擬是現(xiàn)代科學研究的三大支柱,隨著現(xiàn)代計算技術的發(fā)展和計算機水平的大幅度提高,數(shù)值模擬計算技術在現(xiàn)代科學研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。LS-DYNA是目前世界上最流行的顯式動力分析有限元軟件之一,它能夠可靠地計算各種動態(tài)非線性問題,如爆炸沖擊、工程爆破、動力碰撞、熱力耦合和流固耦合等,在國防軍工、工程爆破、汽車制造、結構抗震等領域得到了廣泛應用。
中國礦業(yè)大學(北京)是國內(nèi)較早開展工程爆破數(shù)值模擬研究的單位之一,研究生課程“巖石爆破數(shù)值方法”已開設了近20年,取得了大量的研究成果,積累了豐富的研究和教學經(jīng)驗。在多年的教學和科研工作中,作者深深感到LS-DYNA功能之復雜、計算模擬技術更新速度之快,給使用者帶來很大的困難、困擾甚至是麻煩,要想通過LS-DYNA模擬計算得出符合物理實際的計算結果是極為不易的,F(xiàn)有LS-DYNA通用操作的指導書較多,主要用于培養(yǎng)用戶對軟件的實際操作能力,但對于研究應用而言,如何正確地建立計算模型、合理地選取和確定模型計算參數(shù)是關鍵問題和核心內(nèi)容,控制模擬誤差、提高計算效率是必須考慮和解決的問題,得出符合物理實際的模擬結果是唯一目的,而目前缺少系統(tǒng)介紹這些內(nèi)容的書籍。因此,作者在研究生課程“巖石爆破數(shù)值方法”講義的基礎上,結合近年來課題組數(shù)值模擬研究方面的成果和應用經(jīng)驗,撰寫了這本闡述LS-DYNA理論在工程爆破模擬領域應用的書籍。
本書系統(tǒng)地介紹了LS-DYNA在爆破和爆炸沖擊數(shù)值模擬應用方面的建模原則、常用算法、模型驗證、巖石(體)本構模型參數(shù)確定等基礎核心問題,可供研究生在應用LS-DYNA進行爆破爆炸沖擊模擬方面參考。
本書共8章。第1章介紹了常用的數(shù)值計算方法和LS-DYNA的發(fā)展歷程。第2章介紹了LS-DYNA中的理論基礎以及計算過程中常見問題的解決方法。第3~5章重點介紹了LS-DYNA中用于爆炸模擬的本構模型和狀態(tài)方程,包含了本構模型的相關理論及主要模型參數(shù),闡述了如何對數(shù)值模型的準確性和適用性進行測試分析,正確理解并合理確定材料模型及參數(shù)。第6~7章介紹了爆炸沖擊模擬常用的算法、應用范圍及數(shù)值模型建模原則,針對不同應用場景準確選用合理的計算方法。第8章為RHT本構模型參數(shù)確定方法,結合巖石和巖體典型問題給出應用示例,指導讀者準確選用材料模型參數(shù)解決實際問題。
本書由李勝林、凌天龍、李洪超、劉殿書編著。本書在編寫過程中參閱了部分文獻資料,部分計算實例取材于劉殿書教授指導的多位研究生的論文,在此向相關文獻作者深表感謝。
LS-DYNA功能十分全面,又涉及大量技術領域和復雜理論,限于作者水平,書中可能存在不妥之處,懇請讀者批評指正。
作者
前言
第1章緒論1
1.1常用數(shù)值方法1
1.2LS-DYNA簡介5
參考文獻6
第2章LS-DYNA基本原理7
2.1物質(zhì)運動描述7
2.2更新拉格朗日格式9
2.3沖擊波13
2.4爆轟波15
2.5時間積分19
2.6時間步長的控制25
2.7六面體單元的沙漏及控制29
參考文獻32
第3章LS-DYNA中常用的材料本構33
3.1材料模型1:Elastic33
3.2材料模型3:Plastic_Kinematic34
3.3材料模型8:High_Explosive_Burn36
3.4材料模型9:Null37
3.5材料模型84:Winfrith_Concrete38
3.6材料模型85:Winfrith_Concrete_Reinforcement40
3.7材料模型96:Brittle_Damage_Model40
3.8材料模型111:Johnson_Holmquist Concrete41
3.9材料模型159:Continuous_Surface_Cap_Model43
3.10材料模型272:RHT53
3.11材料模型273:Concrete_Damage_Plastic_Model63
參考文獻68
第4章常用的狀態(tài)方程69
4.1類型1:Linear_Polynomial71
4.2類型2:JWL72
4.3類型4:Gruneisen74
4.4類型5:Ratio_of_Polynomials74
4.5類型6:Linear_Polynomial_with_Energy_Leak74
4.6類型7:Ignition_and_Growth_of_Reaction_in_HE74
4.7類型8:Tabulated_Compaction75
參考文獻75
第5章材料本構模型的驗證——以*MAT_159為例77
5.1驗證的必要性77
5.2單個單元基本力學特性的確認78
5.3多單元的材料本構模型評價80
5.4軟化效應處理評價81
參考文獻88
第6章爆破與爆炸沖擊模擬常用的計算方法89
6.1ALE法89
6.2SPH法115
參考文獻142
目錄第7章爆炸(破)的模擬技術及關鍵參數(shù)143
7.1爆炸模擬中常用的關鍵字143
7.2單元網(wǎng)格的疏密147
7.3空氣中爆炸模擬148
7.4地雷(淺埋炸藥)爆炸(破)模擬168
參考文獻173
第8章巖石(體)RHT本構模型參數(shù)的確定與應用175
8.1RHT模型主要參數(shù)敏感性分析175
8.2巖石RHT模型參數(shù)確定與驗證191
8.3巖體RHT模型參數(shù)確定與應用200
參考文獻218