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破片尺寸对空爆冲击波及破片传播过程的影响仿真分析
破片尺寸对空爆冲击波及破片传播过程的影响仿真分析
摘要
空爆事件中，破片的传播对人员和设施的损伤较大，因此研究破片的传播路径和规律对制定防护方案具有重要意义。本文以ANSYSLS-DYNA软件为工具，建立了不同尺寸的破片的仿真模型，模拟了空爆时破片的传播路径和规律，并分析了破片尺寸对空爆冲击波及破片传播过程的影响，为制定有效的防护措施提供了一定的依据。
关键词：空爆；破片；仿真分析；尺寸；传播路径
Abstract
Intheeventofanairexplosion,thepropagationoffragmentscausesgreatdamagetopersonnelandfacilities.Therefore,studyingthepropagationpathandrulesoffragmentsisofgreatsignificancefordevelopingprotectionplans.Inthispaper,ANSYSLS-DYNAsoftwareisusedasatooltoestablishsimulationmodelsoffragmentswithdifferentsizes,simulatethepropagationpathandrulesoffragmentsduringanairexplosion,andanalyzetheimpactoffragmentsizeontheairexplosionshockwaveandfragmentpropagationprocess,providingacertainbasisforthedevelopmentofeffectiveprotectionmeasures.
Keywords:Airexplosion,fragment,simulationanalysis,size,propagationpath
1.研究背景
随着现代科技的迅速发展，空爆事件的频率不断上升。在空爆事件中，破片的传播对人员和设施的损伤较大，因此研究破片的传播路径和规律对制定防护方案具有重要意义。
目前，对于空爆事件中破片传播的研究主要依赖于实验和模拟两种方法。实验方法往往需要大量的时间、资源和成本，并且很难精准模拟各种情况。而模拟方法可以快速准确地重现破片传播过程，探索破片尺寸对破片传播和冲击波的影响，为确定有效的防护措施提供一定的理论支持。
2.方法
本文采用ANSYSLS-DYNA软件进行模拟仿真，建立不同尺寸的破片的仿真模型。其中，空气采用平衡状态方程，破片采用Johnson-Cook材料模型，模拟过程中考虑了冲击波的传播和破片的弹道运动，并对破片的运动轨迹进行了分析。
在模拟过程中，将破片尺寸分别设置为50mm、100mm、150mm、200mm四种，模拟了破片在爆炸时的运动轨迹和速度分布，并通过分析破片行程、散布区域和能量损失等指标，探索了破片尺寸对空爆冲击波及破片传播过程的影响。
3.结果与分析
通过模拟分析，可以发现：
（1）随着破片尺寸的增加，破片的散布区域和行程逐渐扩大，破片的运动速度也随之增加。
（2）破片的能量损失与破片尺寸大小有一定的关系，破片尺寸越大，能量损失也越大。
（3）破片尺寸对空爆冲击波的传播速度和形态有较大影响，随着破片尺寸的增加，冲击波的能量逐渐消散，传播速度逐渐降低。
因此，针对不同尺寸的破片，应采取相应的防护措施。对于小尺寸的破片，可以采取安装防护网、隔离板等措施进行保护；对于大尺寸的破片，则需要采取更加严密的防护措施，如深埋地下、采用特殊的抗爆材料等。
4.结论
本文基于ANSYSLS-DYNA软件建立了破片在空爆事件中的仿真模型，模拟了不同尺寸破片的传播路径和规律，并且对破片尺寸对空爆冲击波及破片传播过程的影响进行了分析。破片尺寸对冲击波传播速度和形态、破片散布区域和行程、破片能量损失等具有明显影响。根据研究结果，应采取相应的防护措施，尤其对于大尺寸的破片，应更加注重防护措施的严密性和可靠性。