巖石和鋼結構受沖擊波作用動力學響應的計算研究.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，得到爆炸流場數值解，采用等參有限元求解Lagrange坐標系下的虛功方程，得到固體動態(tài)響應數值解。以現有計算程序為基礎，針對沖擊載荷作用問題，添加了彈塑性本構和巖石本構(帽蓋模型)計算模塊，將LS-DYNA軟件單元失效法引入本計算程序，用于斷裂問題的有限元模擬，使計算程序具有模擬應力波傳播和裂紋擴展等初步功能。選擇彈塑性波在長桿中傳播和薄板中不同傾角裂紋動態(tài)擴展問題

2、，本文考核所用計算方法和計算程序，并對含內構件管道充入H2/空氣預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行了數值研究。 本文主要內容簡述如下： (1)第一章介紹研究背景、相關研究進展和本文主要內容。 (2)第二章介紹了流固耦合問題計算的控制方程、數值方法和定解條件，重點介紹了固體計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和巖石本構關系及其本構的數值解法，還簡要介紹了本文所用斷

3、裂準則及單元失效方法。 (4)在第四章，選擇長桿的應力波傳播和不同傾角裂紋動態(tài)擴展問題，驗證本文數值方法和計算程序。 (5)第五章求解和沖擊波加載相關的、典型的流固耦合問題：①含內構件復雜管道中充入H2/空氣預混氣，經點火爆燃后產生沖擊波，計算了爆炸流場和沖擊波與管道、內構件相互作用的動態(tài)響應過程。②針對油井中單發(fā)射孔彈，點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)，本文對該過程進行了數值模擬。