摘要：结合复合杆的结构特性,推导出考虑复管收缩产生塑性功影响的Gurney公式,并运用该公式对复管的碰撞速度进行计算,探究复管受冲击波驱动变形产生塑性功对碰撞速度的影响,并提出一种新型的刻槽式复管结构,通过该结构可以获得较好的焊接质量.通过理论计算与有限元分析结果表明,普通圆管形钢管在基杆与复管间隙为3.5 mm时,炸药爆炸驱动复管获得的动能被塑性变形全部抵消,其碰撞速度为0,理论计算与仿真结果一致性较好;而在同等条件下,所设计的刻槽式复管结构仿真结果表明,其碰撞速度可以达到667.85 m/s,碰撞角度为13.877°,满足焊接下限碰撞速度要求.基于此,二维微观仿真分析结果表明,结合界面处呈现出周期性波纹,并产生大量射流,在结合界面处温度超过两种金属的熔化温度,结合界面质量较好.

摘要：选取1060铝管/T2铜棒为爆炸复合棒制备材料,T2铜管/Q235钢管为爆炸复合管制备材料,利用ANSYS/LS-DYNA软件结合拉格朗日法、拉格朗日—欧拉耦合法(ALE法)及光滑粒子流体动力学—有限元耦合法(sph-fem耦合法)3种算法,对一次制备两组爆炸复合管棒的爆炸焊接试验进行数值模拟.结果表明,拉格朗日法的前期建模最为简洁,ALE法其次;模拟过程中sph-fem耦合法耗时最多,ALE法耗时最短;3种算法所测得的碰撞速度与理论计算值存在0.9%~5.3%的误差,其中sph-EFM耦合法的误差最小,拉格朗日法的误差最大.利用管材内部的能量累积原理解释了焊接过程中外部复合管出现的扩径情况,并结合T2铜管/Q235钢管复合界面的压力分布验证了所产生的现象.

摘要：任意拉格朗日欧拉算法(arbitrary lagrange-euler algorithm,ALE)、爆腔理论(blasting cavity theory,BC)、光滑粒子流体动力学和有限元耦合法(smooth particle hydrodynamics-finite element method,sph-fem)均可模拟天然气管道泄漏后的爆炸冲击效应,三种方法各具特点。利用加拿大Suffield防务研究所的爆炸实验数据,发现ALE和sph-fem都能较好地描述爆轰波在土中的传播规律,且sph-fem能精确反映爆炸后土体压缩、开裂及地表变形等情况。针对同沟并行的埋地输气管道,设计了基于三种方法的管土爆炸模型,在同种工况下,三种方法得出的管道受力规律基本一致,然而,BC相比于sph-fem,土体鼓包变形量更大,结果更偏保守,且BC模型受爆腔半径的制约较大,即当半径大于当量炸药埋深时则无法建模,根据爆轰波作用下土体单元压力时程分析压力传播特征,最后,从管体迎爆面、管顶、管体背爆面及管底的受力变形情况,对爆炸冲击载荷下同沟并行邻管的动力响应进行分析。研究评估了已有爆炸模拟方法的优缺点,为开展并行输气管道极端灾害下的可靠性分析与风险防控提供技术参考。

摘要：以铝/不锈钢金属管为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件结合sph-fem耦合法和拉格朗日法对其爆炸焊接过程进行了数值模拟。研究了炸药爆速对复合管结合质量的影响。结果表明:炸药爆速对基复管的塑性变形和复管碰撞速度影响较大,塑性变形和复管碰撞速度过小或过大均不能实现良好结合;在炸药爆速为1 950~2 150 m/s左右时,基复管结合质量较好,这与试验所得结论一致;拉格朗日法的前期建模较为简洁,模拟过程中sph-fem耦合法耗时较多;拉格朗日法所测得的碰撞速度与理论计算值误差较大,且sph-fem耦合算法能较好地处理高速爆炸冲击问题。

摘要：目的为探究炸药爆速对复合管结合质量的影响,以及sph-fem法和拉格朗日法对爆炸焊接数值模拟的差异。方法利用ANSYS/LS-DYNA软件,建立钛/铝双金属管爆炸焊接模型,分别采用sph-fem耦合法和拉格朗日法对不同爆速下的TA2/1060铝双金属管进行爆炸焊接数值模拟。结果结合复管的最佳碰撞速度、碰撞压力和基复管的塑性变形情况可知,要获得结合质量较好的复合管,炸药爆速应设置在1950~2150m/s;sph-fem法计算的特征单元碰撞速度与理论值误差分别为0.78%、1.2%和1.4%,由拉格朗日算法计算的特征单元碰撞速度与理论速度之间误差分别为5.4%、5.8%和2.7%。结论塑性变形和复管碰撞速度过小或过大均不能实现良好结合;钛/铝双金属管爆炸焊接的最佳炸药爆速范围为1950~2150m/s;拉格朗日法的前期建模较为简洁,模拟过程中sph-fem法耗时较多但该方法对动态参数模拟的精确度较高。