شبیه‌سازی عددی دوبعدی تغییر شکل غیرخطی ورق نازک تحت نیروی متقارن محوری انفجار مخلوط گازی

شبیه‌سازی عددی تعامل سیال و سازه برای شکل‌دهی ورق با استفاده از انفجار مخلوط گاز‌های اکسیژن و هیدروژن با به کارگیری روش مرز غوطه‌ور المان بقا المان حل در نرم‌افزار ال اس داینا در این مقاله ارائه شده است. مکانیزم انفجار شامل 7 نمونه و 16 واکنش است. مکانیزم واکنش شیمیایی، گسترش موج انفجاری حلگر اویلری و پاسخ پلاستیک دینامیکی ورق‌های فولادی نرم حلگر لاگرانژی به طور مفصل بحث شده‌اند. مدل ساختاری جانسونکوک با معیار تسلیم برای نشان دادن پاسخ دینامیکی و شرایط تسلیم نمونه با در نظرگیری رفتار غیرخطی و حساسیت به نرخ کرنش ماده به کار رفته‌اند. مدل عددی دوبعدی با مقایسه نتایج شبیه‌سازی عددی با داده‌های آزمایشگاهی برای کرنش ضخامتی اعتبارسنجی شده‌ است. تاریخچه فشارزمان، تنش فون میسز و الگوی تغییر شکل ورق شبیه‌سازی‌شده هم بررسی شده‌اند. هم‌چنین، یک سری شبیه‌سازی عددی برای بررسی تاثیر مقدار فشار انفجار داخلی بر ورق با در نظرگیری ظرفیت‌های طولی، فشار‌های پیش از انفجار و مکان‌های نقطه‌ی جرقه‌زنی مختلف استوانه احتراقی انجام شده است. نتایج نشان‌دهنده‌ی تاثیر افزایش فشار پیش از انفجار بر مقدار بیشینه فشار انفجار و کاهش زمان کلی انفجاراند. به علاوه، استوانه احتراقی با ظرفیت طولی بیشتر، در مورد تغییر شکل ورق توانمندتر است.

2D Numerical simulation of the nonlinear deformation of thin plate under gaseous mixture detonation axisymmetric loading

Numerical simulation of Eulerian fluid Lagrangian solid interaction incorporating H2O2 mixture gas detonation plate forming by employing conservative element and solution element immersed boundary method in LSDYNA software is proposed in this paper. The detonation mechanism includes 7 species and 16 reactions. The chemical reaction mechanism and detonation wave propagation of Eulerian solver and dynamic plastic response of mild steel thin plate of Lagrangian solver are discussed thoroughly. The JohnsonCook phenomenological material model with failure criterion is used to provide accurate predictions of dynamic response and failure state of detonation loaded steel plates taking into account material strainrate sensitivity and nonlinearities. The 2D numerical model is validated by comparing the simulation results with experimental data for thickness strain. The simulated pressuretime history of combustion cylinder, von Mises stress and deflection pattern of plate are also represented. Furthermore, a series of numerical simulation was carried out to determine the effect of the magnitude of internal detonation pressure on plate, taking into account different combustion cylinder longitudinal capacities, predetonation pressures and ignition point locations. Results show that an increase of predetonation pressure is conducive to increase the value of maximum detonation pressure while decreasing the combustion duration. Moreover, combustion cylinder with higher longitudinal capacity is more powerful to deform the plate.