簡介
Radioss
」
爆炸在瞬間釋放的大量的化學能量，利用可控爆炸使金屬加工成一定的形狀。 本文將分享使用 Altair Radioss™ 構建類比球體爆炸液壓成形的模型和方法。 （文末有模型下載連結~）
」
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視頻來源於：HTTPs：//3g.163.com/v/video/VWUAGTBRL.html
應用：天然氣庫存
」
- Z. Tiesheng, L. Zensheng, G. Changli, T. Zhang, Explosive forming of spherical metal vessels without dies, J. Mater. Process. Technol. 31 (1992) 135–145.
- Z.R. Wang ∗, G. Liu, S.J. Yuan, B.G. Teng, Z.B. He, Progress in shell hydroforming, J. Mater. Process. Technol.
描述物理描述
- 軋制兩個或更多的錐形
- 它們被焊接成一個球形的容器
- 容器裡裝滿了水，在容器中心引爆球形炸藥
- 在水中產生球形脈衝波會影響容器的表面
- 爆炸和水膨脹推動殼體的形狀從而形成非常接近被限制的目標球體形狀
」 ★ 1 表示模擬結果
模型設置
Radioss
模型概述
- 使用 Altair Radioss™ 2020.1 版本
- 模型單位制：g， mm， ms， Mpa
HyperWorks Next-gen 2020.1
用於設置模型
- 水和爆炸物使用六面體實體網格劃分，平均尺寸為 10 mm
- 容器使用殼單元劃分網格。 殼格線和實體網格交界處使用共節點（當然這裡也可以不使用共節點的網格，而是使用 TYPE1 接觸）
- 網格劃分參照下表：
|
Part |
節點數 |
單元數 |
|
容器 |
66722 |
66720 |
|
水 |
2830598 |
2796896 |
|
爆炸物 |
125 |
64 |
|
總共 |
2897445 |
2863680 |
罐體建模
該容器使用3mm 的鋼板。 鋼使用彈塑性材料模型，在 Radioss 中使用/MAT/PLAS_JOHNS材料卡片：
容器建模 – 空氣壓力
為了在大氣壓力下對容器周圍的空氣進行建模，在容器的外部表面上施加0.1MPa的壓力載荷。
化學流體建模 - TNT 爆炸物
炸藥為TNT。 TNT 使用 Radioss 中的/MAT/JWL材料卡片描述 JWL 狀態方程：
」
- 水使用Stiffened-Gas 狀態方程模型
- 這個狀態方程 （EoS） 是科爾（Cole）於1948年為水下爆炸的水的建模提出的，它也可用於任何流體動力學類比：
- 這個 EOS 在 Radioss 中是使用卡片/MAT/HYDRO & /EOS/STIFF-GAS
」
空氣可被視為理想氣體，使用下面的狀態方程：
化學體建模 – 多物理材料
- 由於有 3 種不同的材料，因此必須使用多物理材料模型。 在 Radioss 中，有幾種多材料模型，這裡選擇最新的多物理材料模型LAW151
- 使用 /ALE/MAT 啟動 ALE 網格控制
下面是典型的空氣和水的多物理材料示例：
模擬結果分析
Radioss
」 -壓力場分析 – 在 HyperView 中顯示結果
/H3D/ELEM/P
EXotOR
/H3D/SHELL/EPSP/NPT=ALL
」現象解釋
Phase 1：衝擊波傳播
- 引爆后，球形衝擊波在水中傳播
- 在 0.7ms，衝擊波衝擊容器並反射
Phase 2：液壓成形和氣泡脈動
- 爆炸產生和水的膨脹進而推動容器表面的變形
- 在 10ms，容器最終形狀成形，容器的形狀接近限制的目標球體並穩定下來
- 在 10ms 之後，引爆氣泡脈動
計算性能
Radioss
這個模型使用 Radioss 2020.1 版本，96 cpus，機器效能為：
- Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2680 v3 @ 2.50GHz (x86_64), 2501 MHz, 129092 MB RAM, 7999 MB swap
★調整 CPU 時間匯總：
|
|
累積CPU |
% |
|
CONTACT SORTING |
0 |
0 |
|
CONTACT FORCES |
0 |
0 |
|
ELEMENT FORCES |
2498 |
0.13 |
|
KINEMATIC COND |
274.5 |
0.01 |
|
INTEGRATION |
11630 |
0.62 |
|
ASSEMBLING |
5096 |
0.27 |
|
ALE |
101600 |
53.89 |
|
OTHERS (including SPH & I/O) |
84990 |
45.07 |
|
TOTAL |
205814 |
100 |
★數值計算循環總數：23936
指定時間資訊匯總：
|
STARTER執行時間 |
0:02:08 |
|
ENGINE執行時間 |
5:29:33 |
|
總執行時間 |
5:31:42 |
%，估計加速比：95.35
模型下載
Radioss
小汰貼心的為大家準備了 Radioss 模型示例的大禮包，包含十幾個Radioss的模型示例，大家可以按需下載學習！ 本期的模型檔是資料夾中第11個"爆炸液壓成型」。
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