模拟爆炸

最近亨利谈到了可以用来模拟爆炸并介绍了CartaBlanca．鲁明问是否有人使用过该软件，它有多好，以及是否需要Java将模型实现到CartaBlanca中。

据我所知，CartaBlanca是Brian (Bucky) Kashiawa的CFDLib代码的分支，包含Debra Sulsky版本的MPM的实现。我们小组在开发的早期阶段与巴基密切合作Uintah代码C-SAFE．尽管我们已经远离了Sulsky版本的MPM，但Bucky的流体结构交互思想构成了我们代码的基础。

我没有用过CartaBlanca，也不知道它有多好。要进一步开发代码，很可能需要Java知识。然而，任何有一些c++(甚至Python)经验的人都可以在一周内学会并开始使用Java。我不认为缺乏Java技能会成为向CartaBlanca添加模型的大障碍。

昨天,大师引起了我的注意视频从他的《种子》杂志上博客．这段视频包含了我们使用犹他大学进行的一些模拟的可视化。(更新:T叙述者说，爆炸的容器以“最终爆炸”告终。这是不正确的。模拟是爆燃(稳定燃烧)，永远不会过渡到爆轰。）

进行了水池火灾模拟菲尔-史密斯还有他的团队。爆炸模拟由吉姆Guilkey还有托德·哈曼。这些模拟中涉及的固体力学是我的贡献。你可以在我们的论文中找到流固耦合算法的一些细节模拟高能装置爆炸的欧拉-拉格朗日方法．

这让我想到了几年前我在模拟中观察到的一些有趣的效应。在处理大型模拟中塑性材料的断裂时，人们经常使用单元死亡的概念来去除失效单元。移除元素会使模拟中的质量、动量和能量平衡变得不准确。如果移除的元素数量很大，并且模拟持续了很长时间，那么得到的结果基本上是不可信的。在这种情况下，模拟大裂缝的首选方法是不允许失效元件支撑任何张力，尽管允许压应力。为了保持合理的耗散，破坏单元在应力-应变曲线确定的一段时间内失去强度。

下图显示了模拟故障的不同方法如何影响我们的模拟结果。我们使用的是材质点法，而不是失效的元素，我们使用的是失效的粒子。一个钢容器被炸药炸得粉碎。

• 去除失效颗粒:在这个模拟中，失败的粒子将从模拟中移除。注意这些碎片的边缘有多脆。
  
• 将失效粒子中的应力设为零:在这个模拟中，失效粒子的柯西应力的偏差部分被设置为零，但质量没有被移除。应力的体积部分被保留。这相当于不允许出现剪切应力。
  
• 在失效颗粒中允许压应力而不允许拉应力;在此模拟中，失效颗粒不再允许支持任何拉应力或剪切应力。然而，纯压应力是允许的。
  

显然，算法的选择决定了碎片的形状和数量。请注意，材料会发生显著的塑性变形，通常的脆性材料内聚区方法可能不适用。如果您要进行这些模拟，您将采用什么路径(记住在计算效率和准确性之间进行权衡)?

你可以在我的论文中找到一篇关于钢材容器塑性模型的论文AISI 4340钢不同回火状态的力学阈值应力模型，国际固体与结构杂志。，第44卷，no。3-4，第834-859页。

我将在后续文章中稍微讨论一下炸药的力学模型。