بررسی اثر انفجار زیر آب، بر یک لوله فلزی با استفاده از ترکیب روش‌های هیدرودینامیک ذرات هموار و اجزای محدود

با توجه ‌به مشکلات مدل‌سازی‌های آزمایشگاهی انفجار، استفاده از مدل‌سازی‌های عددی برای تحلیل این پدیده قابل توجیه است. دراین‌بین روش‌های با شبکه‌بندی مانند اجزای محدود باتوجه‌به خصوصیات انفجار مانند سرعت بسیار بالا و تغییر شکل‌های شدید، به علت پیچیدگی شدید شبکه‌ها، نامناسب عمل نموده و سبب ایجاد خطاهای عددی می‌شوند. به همین جهت استفاده از روش‌های بدون شبکه برای مدل‌سازی این پدیده‌ها موثرتر عمل می‌نمایند. در این مقاله انفجار در زیرآب و اثر آن بر روی یک لوله استوانه‌ای فلزی، با استفاده از کوپل دو روش بدون شبکه‌بندی هیدرودینامیک ذرات هموار (sph) و روش دارای شبکه‌بندی اجزای محدود مدل‌سازی شده و نتایج فشار ناشی از انفجار در آب با روابط تجربی و یک نمونه مدل‌سازی عددی، صحت سنجی شده‌اند. پدیده انفجار با روش بدون شبکه ولوله فلزی با روش اجزای محدود و با نرم‌افزار ls-dyna مدل‌سازی شده‌اند. درنهایت به بررسی تاثیر انفجار زیر آب‌بر روی لوله فلزی ازنظر فشار و تغییر مکان پرداخته‌شده است. نتایج نشان‌می‌دهد که لوله فلزی تحت اثر انفجار در نقاط نزدیک به ماده منفجره متحمل تنش بالا و فشردگی زیاد می‌گردد و با افزایش فاصله زمان رسیدن به فشار حداکثر افزایش و مقدار فشار و فشردگی کاهش می‌یابد. در نزدیک‌ترین نقطه موردمطالعه، فشار در حدود mpa 295 و فشردگی در حدود cm 25.8 و در دورترین نقطه موردمطالعه فشار به mpa 57 رسیده و تحت اثر امواج بازتابی، مکشی به‌اندازه cm 1 ایجاد می‌نماید.

investigating the effect of underwater explosion on a metal pipe using a coupling of smooth particle hydrodynamic and finite element method

due to the difficulties and limitations associated with experimental blast modeling, the use of numerical simulations is justified for analyzing such phenomena. mesh-based techniques like the finite element method (fem), due to the characteristics of explosions such as very high velocity and severe deformations, are inappropriate due to the extreme complexity of the meshes and cause numerical errors. therefore, meshless methods prove to be more effective for modeling such phenomena. in this paper, an underwater explosion and its effect on a cylindrical metal tube are modeled using a coupling of two methods: smooth particle hydrodynamics (sph), meshless method, and finite element, one of the mesh-based methodes. the explosion pressure results in water were validated against empirical relations and another numerical study. the explosion phenomenon was modeled by using meshless method and the metal pipe was modeled using the finite element method and used a ls-dyna software to modeled them. ultimately, the analysis of the underwater explosion's impact on the metal pipe in terms of pressure and displacement yielded acceptable results. results shown that results shown that regions near the explosive charge experience high stress and significant compression, with peak pressure of approximately 295 mpa and compression of 25.8 cm. at locations farther from the charge, peak pressure and compression decrease, reaching 57 mpa at the farthest point, where tensile displacement (1 cm) occurs due to reflected waves.