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这个软件，它有多好，以及是否需要Java来实现CartaBlanca中的模型。

据我所知，CartaBlanca是Brian (Bucky) Kashiawa的CFDLib代码的分支，包含了Debra Sulsky版本的MPM的实现。我们的团队在开发的早期阶段曾与巴基密切合作Uintah代码C-SAFE．虽然我们已经脱离了Sulsky版本的MPM，但Bucky的流固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，任何具有一些c++(甚至Python)经验的人都可以在一周内开始使用Java。我不认为缺乏Java技能会成为向CartaBlanca添加模型的一大障碍。

昨天,大师让我注意到一个视频来自《种子》杂志的博客．那个视频包含了我们使用Uintah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”结束。这是不正确的。模拟的是爆燃(稳定燃烧)，从不过渡到爆炸。）

水池火灾模拟由菲尔-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体-结构相互作用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实验中观察到的一些有趣的效果。在大型模拟中处理韧性材料的断裂时，人们经常使用单元死亡的概念来去除失效的单元。删除元素会使模拟中的质量、动量和能量平衡不准确。如果去除的元素数量很大，并且模拟持续了很长时间，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承受任何拉力，尽管允许存在压应力。为了保持合理的耗散，失效单元在一段时间内的强度损失由应力-应变曲线确定。

下图显示了模拟故障的不同方法对模拟结果的影响。我们使用的是物质点法，而不是失效的元素，而是失效的粒子。一个钢容器正被炸药炸得四分五裂。

• 去除失败的颗粒:在此模拟中，将从模拟中删除失败的粒子。注意碎片的边缘有多脆。
  
• 将失效颗粒中的应力设为零:在这个模拟中，已经失效的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应力。
  
• 允许在失效颗粒中存在压应力而不存在拉应力:在这个模拟中，失败的颗粒不再允许支持任何拉应力或剪应力。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。注意，该材料经历了显著的塑性变形，通常的内聚区方法对脆性材料可能不适用。如果你要做这些模拟，你会采取什么路径(记住计算效率和准确性之间的权衡)?

你可以在我的论文中找到一篇关于塑性模型的论文，我用它来做钢容器建立了AISI 4340钢各种回火的机械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。

我将在后续的帖子中谈论一些关于炸药的力学模型。