摘要：作为矿产开采与武器装备的常用材料，炸药被广泛应用于军事与工业领域，正因为其在多个领域的广泛使用，对其爆炸后产生的威力进行评估在军事科学、矿产开采与安全防护等领域都有着很大的需求。爆炸威力评估往往需要进行爆炸试验来获得结果，但是爆炸试验成本高且试验过程很难被准确
关键词：Workbench；LS-DYNA，爆炸威力，爆炸力学，流固耦合
作为矿产开采与武器装备的常用材料，炸药被广泛应用于军事与工业领域，正因为其在多个领域的广泛使用，对其爆炸后产生的威力进行评估在军事科学、矿产开采与安全防护等领域都有着很大的需求。爆炸威力评估往往需要进行爆炸试验来获得结果，但是爆炸试验成本高且试验过程很难被准确记录。对炸药爆炸进行数值仿真能够很大减少爆炸试验的成本，而且能够更好地获取爆炸过程的参量与冲击波传播过程。
Workbench为ANSYS软件中一个高度集成的多物理场仿真软件，其内部集成了大量的模块来进行所需的数值仿真，LS-DYNA模块为其在2020版本之后集成进的新模块，相对于传统LS-DYNA前后处理软件LS-prepost，Workbench中的LS-DYNA模块用户界面更加友好，且其前处理可与其他模块共用，能够极大地提高工作效率。
在此案例中，建模采用Workbench中的SpaceClaim进行建模，模型包含为炸药、空气域与威力评估板，威力节省计算量与计算时间，模型简化为1/4模型，建立好的模型如图1所示，用其内置的工具进行网格划分，划分好的网格模型如图2所示，炸药起爆点设为炸药中心。
图 1 1/4仿真模型
图 2 数值仿真有限元模型
因炸药爆炸产生的爆轰产物与空气为流体，采用Lagrange算法会产生大变形导致计算过程出错，因此炸药与空气域采用ALE算法，而威力评估板因为其物理性质采用Lagrange算法能够更好地表现其力学性能。而空气与爆轰产物作用威力评估板需要两种不同的算法进行耦合，此时需要添加流固耦合。
炸药起爆冲击波传播过程云图如图3所示，爆炸产物作用到威力评估板后威力评估板的的应力云图如图4所示，距离爆心一段距离的压强曲线如图5所示
图 3 冲击波传播过程云图
图 4 威力评估板应力云图
来源：科技大排档
