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第1章 概述 1

1.1 引言 1

1.2 科学认识数值模拟 3

1.3 爆炸冲击数值模拟常用软件 4

1.3.1 AUTODYN软件 4

1.3.2 LS-DYNA软件 6

1.3.3 MSC.Dytran软件 7

1.3.4 PAM-CRASH软件 9

1.3.5 ABAQUS软件 10

1.3.6 SPEED软件 10

1.3.7 Impa3D软件 11

1.4 数值模拟技术的发展与展望 12

1.4.1 数值模拟技术发展趋势 12

1.4.2 国内现状分析 16

第2章 数值模拟前处理建模 18

2.1 数值模拟解决工程问题的基本流程 18

2.2 数值模拟程序组成 19

2.2.1 前处理（Preprocessing） 20

2.2.2 求解计算（Solution） 20

2.2.3 后处理（Postprocessing） 20

2.3 前处理建模基本流程及模型格式信息 20

2.3.1 前处理建模基本流程 20

2.3.2 数值模型格式信息 21

2.3.3 数值模拟误差分析 23

2.4 网格基本分类 23

2.4.1 按维数分类 23

2.4.2 按排列形式分类 24

2.5 网格模型构建原则 25

2.5.1 网格尺寸对数值模拟精度的影响 25

2.5.2 网格模型的构建原则 28

2.6 网格模型构建方法 28

2.6.1 网格模型常用构建算法 28

2.6.2 网格模型的构建软件 29

2.6.3 TrueGrid构建网格模型 31

2.6.4 ICEM构建网格模型 33

第3章 拉格朗日算法及其应用 40

3.1 引言 40

3.2 控制方程 40

3.3 拉格朗日计算循环 43

3.3.1 网格单元变量 44

3.3.2 网格单元体积和应变率 45

3.3.3 压力和应力 51

3.3.4 节点力 53

3.3.5 节点加速度、速度和位移 58

3.3.6 边界条件 59

3.3.7 时间步长 60

3.4 克服拉格朗日网格过度扭曲的方法 61

3.5 拉格朗日算法小结 63

3.6 典型应用示例 63

3.6.1 破片穿靶模拟 63

3.6.2 多点起爆EFP成型过程模拟 70

第4章 欧拉算法及其应用 75

4.1 引言 75

4.2 控制方程 76

4.3 欧拉计算循环 76

4.3.1 欧拉网格 77

4.3.2 求解过程 80

4.3.3 人工黏性 82

4.3.4 材料输运 82

4.3.5 混合单元的处理 82

4.3.6 时间步长 83

4.4 欧拉算法小结 83

4.5 典型应用示例 84

4.5.1 聚能射流形成模拟 84

4.5.2 爆炸冲击波传播过程模拟 91

第5章 拉格朗日与欧拉的替代算法及其应用 97

5.1 任意拉格朗日-欧拉（ALE）算法 97

5.2 耦合算法 99

5.3 光滑粒子流体动力学（SPH）方法 101

5.4 壳单元（Shell）算法 105

5.5 梁单元（Beam）算法 105

5.6 典型应用示例 107

5.6.1 炸药水中爆炸模拟 107

5.6.2 接触爆炸对混凝土结构的损伤 115

5.6.3 超高速碰撞模拟 122

5.6.4 动能杆侵彻钢筋混凝土 128

第6章 材料模型 136

6.1 材料平衡状态区域图 136

6.2 状态方程 137

6.2.1 理想气体状态方程 137

6.2.2 线性状态方程 138

6.2.3 Mie-Gruneisen形式状态方程 138

6.2.4 多项式状态方程 139

6.2.5 Shock状态方程 140

6.2.6 p-a模型 141

6.2.7 高能炸药状态方程 142

6.3 本构模型 144

6.3.1 弹性模型 144

6.3.2 弹塑性模型 145

6.3.3 Johnson-Cook模型 146

6.3.4 Zerilli-Armstrong模型 146

6.3.5 Steinberg-Guinan模型 147

6.3.6 HJC模型 147

6.3.7 RHT模型 148

6.4 失效模型 152

6.4.1 失效类模型 152

6.4.2 体积（各向同性）失效模型 153

6.4.3 方向性失效模型 153

6.4.4 累积损伤模型 156

6.5 材料模型的选取 157

第7章 典型材料模型参数试验测定方法 160

7.1 典型材料特性试验方法 160

7.1.1 材料静态拉伸和扭转试验 160

7.1.2 泰勒杆试验 162

7.1.3 霍普金森压杆试验 163

7.1.4 平板撞击试验 165

7.1.5 圆筒试验 166

7.2 典型材料模型参数的获取 168

7.2.1 金属材料的冲击状态方程参数获取 168

7.2.2 金属材料的Johnson-Cook本构模型参数拟合 171

7.2.3 炸药JWL状态方程参数获取 173

参考文献 176