巖石和鋼結(jié)構(gòu)受沖擊波作用動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的計(jì)算研究.pdf

1、本文研究沖擊載荷作用下的流固耦合問題。采用TVD格式求解Euler方程，得到爆炸流場(chǎng)數(shù)值解，采用等參有限元求解Lagrange坐標(biāo)系下的虛功方程，得到固體動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)值解。以現(xiàn)有計(jì)算程序?yàn)榛A(chǔ)，針對(duì)沖擊載荷作用問題，添加了彈塑性本構(gòu)和巖石本構(gòu)(帽蓋模型)計(jì)算模塊，將LS-DYNA軟件單元失效法引入本計(jì)算程序，用于斷裂問題的有限元模擬，使計(jì)算程序具有模擬應(yīng)力波傳播和裂紋擴(kuò)展等初步功能。選擇彈塑性波在長(zhǎng)桿中傳播和薄板中不同傾角裂紋動(dòng)態(tài)擴(kuò)展問題

2、，本文考核所用計(jì)算方法和計(jì)算程序，并對(duì)含內(nèi)構(gòu)件管道充入H2/空氣預(yù)混氣爆燃和油井下單發(fā)射孔彈工作過程的流固耦合問題進(jìn)行了數(shù)值研究。 本文主要內(nèi)容簡(jiǎn)述如下： (1)第一章介紹研究背景、相關(guān)研究進(jìn)展和本文主要內(nèi)容。 (2)第二章介紹了流固耦合問題計(jì)算的控制方程、數(shù)值方法和定解條件，重點(diǎn)介紹了固體計(jì)算的控制方程和有限元方法。 (3)第三章主要介紹彈塑性本構(gòu)和巖石本構(gòu)關(guān)系及其本構(gòu)的數(shù)值解法，還簡(jiǎn)要介紹了本文所用斷

3、裂準(zhǔn)則及單元失效方法。 (4)在第四章，選擇長(zhǎng)桿的應(yīng)力波傳播和不同傾角裂紋動(dòng)態(tài)擴(kuò)展問題，驗(yàn)證本文數(shù)值方法和計(jì)算程序。 (5)第五章求解和沖擊波加載相關(guān)的、典型的流固耦合問題：①含內(nèi)構(gòu)件復(fù)雜管道中充入H2/空氣預(yù)混氣，經(jīng)點(diǎn)火爆燃后產(chǎn)生沖擊波，計(jì)算了爆炸流場(chǎng)和沖擊波與管道、內(nèi)構(gòu)件相互作用的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程。②針對(duì)油井中單發(fā)射孔彈，點(diǎn)火后形成高溫高壓氣體在水中膨脹，形成沖擊波作用于鋼套管、巖石(射孔)，本文對(duì)該過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。