使用Ls-Dyna仿真分析建筑物拆除爆破stey by step

拆除爆破是指将爆破技术应用于建筑物的拆解。与以岩石为工程对象的各种其他爆破技术相比，拆除爆破工程对象的结构与力学性质均有显著差异，工程的环境条件与要求，以及对爆破效果的要求，都会产生一定的变化。因此，从事拆除爆破，如何选择爆破的方法，科学制定爆破方案，合理选取爆破技术参数，都是需要学习和讨论的问题。                                                     ——科普中国科学百科词条拆除方法：可采取定向倒塌和原地倒塌两种形式进行爆破拆除，炸毁主要关键的支撑点，使建筑物在自重的作用下产生倒塌。

原地倒塌

二、★案例详解★本案例旨在模拟房屋建筑的倒塌形式、分别用两种方式来讲解本模型的倒塌实现方法：

①讲解直接定义单元失效方法；

②建立空气层以及炸药的方式来实现倒塌。这两种方式第一种常用在实际工程中，而第二种常用在学术研究中；第二种的实现方式是建立第一种方式的基础上，这两种方法只是采用的失效准则的定义方式不一致而已，第一种方式是直接采用时间定义失效，而第二种是采用失效准则中的8种形式的其中一种或者二种方式【响应是通过定义炸药与空气域网格利用流固耦合相互作用传递结构上的，归根揭底还是结构其响应（最大应力，最大应变等）达到其破坏值从而发生的单元失效】

1、网格模型

Part1、Part2、Part3的网格采用共节点的方式连接,地面采用RIGIDWALL_PLANAR模拟。

2、材料定义

本模型中需要定义1种材料（混泥土）,但需要用利用3个ID分别定义,后续以便于赋予给3个Part。

  *MAT_BRITTLE_DAMAGE（96#）

  *SECTION_SOLID（1号单元公式） 

   *MAT_ADD_EROSION（失效设置）

4、材料属性赋予

5、添加载荷

本案例中，载荷的添加较为简单，分别如下：

1）为模型施加重力【利用关键字*LOAD_BODY_Z与曲线（定义曲线*DEFINE_CURVE）相配合定义完成】，

2）在模型顶部施加扰动【利用关键字*LOAD_SEGMENT_SET与曲线（定义曲线*DEFINE_CURVE）加载在模型顶部的接触面上（定义接触面*SET_SEGMENT）】，

6、添加边界条件

如底部需要施加Ridid Wall来模拟地面来阻挡倒塌时所掉下建筑物。

7、定义接触

在模型中，倒塌的过程中破碎的建筑物之间会相互碰撞，因此需要时间一个自接触，利用关键字*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE来定义。

8、输出关键字定义

结构的材料定义，属性的定义与前面一致，再次，需要增加空气Part、与炸药Part、起爆点、多物质运动设置、更改失效准则设置。

9、炸药Part分布

①炸药可位于结构立柱的底部，与空气区域网格共节点，并在后续建立包含炸药、空气区网格的多物质运动。炸药具体分布如下：

② 炸药的材料定义，单元属性的以及状态方程定义如下：

*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN（8#）

*MAT_NULL（9#）

*EOS_JWL（炸药状态方程）

*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL（空气状态方程）

*SECTION_SOLID_ALE

*Part

③起爆点设置：起爆点设置是为使起结构底部的单元发生失效，分布照、炸药的每个Part都需要定义起爆点，并一一对应，而失效准则需要更改为应力失效或与应变失效，具体设置如下（主要每个part都需要设置，具体数值可以根据计算结构做具体调整）：

④空气与炸药的网格需要定义多物质运动，利用关键字*ALE_MULTI_MATERIAL_GROUP来完成。

⑤在空气域网格施加无条件反射，利用关键字*SET_SEGMENT与关键字*BOUNDARY_NON_PEFLECTINC来配合完成，定义完成后与关键字设置如下：

⑥为将炸药的响应传递到结构，还需要定义流固耦合来传递空气域与结构相互作用响应，同时炸药也需要跟结构定义流固耦合；流固耦合关键字具体设置如下：

10、求解结果展示

倒塌过程

关于状态方程中各参数的定义请参考LS-Dyna用户手册，取值请参考学术论文与书籍，本参数仅作参考。本案例单位采用的单位制为：米-千克-秒。

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阿拉丁神灯-吴老师，CAE工程师，仿真秀专栏作者，擅长碰撞、跌落、爆炸、流固耦合、战斗部等仿真分析。

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