爆源條件對(duì)圓柱殼動(dòng)力響應(yīng)及變形模式的影響

周 游，紀(jì) 沖，余 洋，王棠昱

(1.解放軍理工大學(xué)， 南京 210007; 2.中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司西南分公司， 成都 6100041)

【裝備理論與裝備技術(shù)】

爆源條件對(duì)圓柱殼動(dòng)力響應(yīng)及變形模式的影響

周 游1，紀(jì) 沖1，余 洋1，王棠昱2

(1.解放軍理工大學(xué)， 南京 210007; 2.中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司西南分公司， 成都 6100041)

以壁厚δ=2.75 mm、外徑Φ=100 mm的Q235鋼質(zhì)圓柱殼為對(duì)象，對(duì)其中心部位經(jīng)受200 g裸裝TNT藥塊爆炸沖擊動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。系統(tǒng)分析了不同裝藥設(shè)置條件下圓柱殼爆炸變形模式特征，即迎爆面局部凹陷與整體變形耦合模式及局部穿透與整體彎曲變形耦合模式，且裝藥距離較小或藥塊長(zhǎng)軸線與殼體軸線平行放置情況下殼體損傷程度較大?；趧?dòng)力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian流固耦合方法對(duì)圓柱殼的非線性動(dòng)力響應(yīng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吻合良好。得到了圓柱殼的屈曲變形歷程，關(guān)鍵單元壓力時(shí)程曲線和迎爆點(diǎn)的位移、應(yīng)力和速度時(shí)程曲線，分析了200 g TNT裝藥平行設(shè)置時(shí)對(duì)殼體損傷更大。

爆炸力學(xué)；鋼質(zhì)圓柱殼；爆炸荷載；變形模式；數(shù)值模擬

圓柱殼由于具有特殊的幾何構(gòu)型和優(yōu)良的受力性能，被廣泛應(yīng)用于船舶工程、導(dǎo)彈火箭外殼及航空航天等許多工程技術(shù)領(lǐng)域，其動(dòng)力屈曲問(wèn)題一直是固體力學(xué)領(lǐng)域中活躍的研究課題之一[1-4]。當(dāng)金屬圓管或柱殼結(jié)構(gòu)受到爆炸沖擊載荷作用時(shí)，常常產(chǎn)生大的塑性變形，發(fā)生局部或整體的斷裂破壞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失去其原有功能。因此，研究圓管或柱殼結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊載荷下的動(dòng)力響應(yīng)情況，對(duì)于預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的變形特征、提高結(jié)構(gòu)的抗爆能力具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

Yuen[5]將圓柱殼和圓餅、圓柱形裝藥之間墊有聚苯乙烯材料，對(duì)側(cè)向爆炸荷載作用下圓柱殼的響應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。Song[6]對(duì)接觸爆炸作用下X70鋼管的損傷進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬。Wu[7]針對(duì)破片和爆炸載荷聯(lián)合作用下金屬圓柱殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及破壞效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬。劉新宇[8]建立了考慮土與圓柱殼相互作用的土彈簧-柱殼計(jì)算模型，應(yīng)用非線性有限元方法對(duì)爆炸荷載作用下土埋圓柱殼動(dòng)力屈曲進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。路國(guó)運(yùn)[9]對(duì)鋼質(zhì)和銅質(zhì)金屬圓柱殼受大質(zhì)量低速?zèng)_擊的軸向沖擊動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。以上研究工作為圓柱殼結(jié)構(gòu)在沖擊荷載下的破壞分析提供了重要的參考，但在爆源設(shè)置方式對(duì)圓柱殼動(dòng)力響應(yīng)的影響研究方面明顯缺乏。

在前述工作基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行Q235鋼質(zhì)圓柱殼經(jīng)受側(cè)向爆炸荷載破壞實(shí)驗(yàn)，獲得不同爆源條件下圓柱殼的變形特征；進(jìn)而利用LS-DYNA有限元程序?qū)Φ湫蛯?shí)驗(yàn)工況進(jìn)行數(shù)值模擬，將模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，分析了不同爆源條件下圓柱殼的變形歷程及殘余狀態(tài)，以期為結(jié)構(gòu)損傷預(yù)測(cè)評(píng)估的工程應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)研究

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)所用Q235鋼質(zhì)圓柱殼壁厚δ=2.75 mm，外徑Φ=100 mm，試件長(zhǎng)L=1.0 m；實(shí)驗(yàn)以裸裝長(zhǎng)方體壓裝200 g TNT藥塊(2.5 cm×5 cm×10 cm)作為爆炸源，裝藥密度為1.61 g/cm3。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置如圖1所示。實(shí)驗(yàn)前平整地面，安裝固定好靶架，將圓柱殼搭接在在支架上，裝藥懸掛于圓柱殼正上方，并確保藥塊長(zhǎng)軸線與圓柱殼軸線平行或垂直(圖1(b)所示)，裝藥距離(裝藥中心至殼壁迎爆面頂端的距離)R分為10 cm、12 cm、及14 cm。實(shí)驗(yàn)前將電雷管插到雷管孔底部，對(duì)裝藥幾何中心進(jìn)行起爆。

1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于爆炸距離R及裝藥設(shè)置方式的不同，圓柱殼在爆炸荷載作用下的殘余變形狀態(tài)差異較大。歸納起來(lái)有2種典型屈曲變形模式(如圖2所示)：迎爆面局部凹陷與整體彎曲變形耦合模式(Mode I)及局部穿透與整體彎曲變形耦合模式(Mode II)。爆炸后圓柱殼變形實(shí)驗(yàn)情況及其相關(guān)變形模式描述如表1所示，其中V mode代表裝藥垂直放置形式(Vertical charge mode)，P mode代表裝藥平行放置形式(Parallel charge mode)。表1中所示圖片均為V mode在上、P mode在下。

圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置示意圖

圓柱殼沖擊變形情況(俯視圖)圓柱殼沖擊變形情況(側(cè)視圖)變形模式描述R=10cmVmode時(shí)，ModeIPmode時(shí)，ModeIIR=12cmVmode時(shí)，ModeIPmode時(shí)，ModeIR=14cmVmode時(shí)，ModeIPmode時(shí)，ModeI

圖2 圓柱殼在側(cè)向爆炸荷載下的變形模式圖

2 變形模態(tài)分析

2.1 Mode I變形模式特征分析

側(cè)向爆炸載荷作用在圓柱殼上的接觸面為曲面，當(dāng)沖擊波波頭剛作用在迎爆面時(shí)，迎爆點(diǎn)及其周圍小范圍區(qū)域首先發(fā)生彈性變形，隨著爆炸載荷的進(jìn)一步作用，迎爆點(diǎn)受到的應(yīng)力超過(guò)其屈服強(qiáng)度，圓柱殼開(kāi)始發(fā)生局部塑性變形。圓柱殼局部塑性變形過(guò)程中，圓柱殼橫截面逐漸扁平化，大大降低了圓柱殼的整體承載能力，當(dāng)圓柱殼受到的扭矩大于其抗彎扭矩時(shí)，圓柱殼發(fā)生整體變形，整個(gè)圓柱殼吸收能量。最終圓柱殼產(chǎn)生Mode I的殘余變形。圓柱殼發(fā)生Mode I的變形模式時(shí)，圓柱殼吸收爆炸載荷的能量主要轉(zhuǎn)化為局部塑性變形和整體變形的塑性功，因此在Mode I的變形模式下，圓柱殼的局部塑性變形范圍和整體變形大小隨炸高減小有增大趨勢(shì)。并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)裝藥距離R相同時(shí)，裝藥平行設(shè)置較垂直設(shè)置時(shí)圓柱殼中截面扁化程度更為嚴(yán)重(如圖3所示)，整體變形撓度較大(如表1所示)。

圖3 不同爆炸條件下圓柱殼中截面變形圖比較(Mode I)

2.2 Mode II變形模式特征分析

當(dāng)裝藥距離R進(jìn)一步減小時(shí)，作用在圓柱殼迎爆面上的壓力增大，由于迎爆點(diǎn)處距離裝藥最近，其受到的爆炸載荷作用最強(qiáng)，當(dāng)迎爆點(diǎn)受到的拉應(yīng)力超過(guò)其極限斷裂應(yīng)力時(shí)，殼體發(fā)生開(kāi)裂。隨著爆炸沖擊波和爆轟產(chǎn)物的進(jìn)一步作用，裂口向軸向和徑向擴(kuò)展，最終形成較大的破口。同時(shí)因沖擊點(diǎn)附近的截面受到嚴(yán)重?fù)p傷，極大地改變了殼體的抗彎強(qiáng)度，導(dǎo)致圓柱殼構(gòu)件產(chǎn)生了的明顯整體彎曲變形，此時(shí)圓柱殼屈曲變形模式為Mode II。在本文實(shí)驗(yàn)條件下，裝藥平行放置且裝藥距離R=10.0 cm時(shí)發(fā)生Mode III變形模式，其中截面變形破壞情況如圖4所示。

圖4 中截面變形圖(Mode II)

3 數(shù)值計(jì)算及結(jié)果分析

由上述實(shí)驗(yàn)可知，在裝藥量一定情況下，爆源條件(裝藥距離及裝藥設(shè)置方式)對(duì)圓柱殼變形模式有較大影響。為更深刻認(rèn)識(shí)圓柱殼在側(cè)向爆炸荷載下變形破壞過(guò)程，采用LS-DYNA有限元程序?qū)ι鲜鰧?shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬。

3.1 數(shù)值計(jì)算模型及材料參數(shù)

根據(jù)本文所研究問(wèn)題的流固耦合特性，采用多物質(zhì)Euler材料與Lagrange結(jié)構(gòu)相耦合算法，即將炸藥、空氣等物質(zhì)與鋼圓柱殼固體結(jié)構(gòu)的相互作用進(jìn)行耦合計(jì)算。在實(shí)際建模過(guò)程中，定義炸藥、空氣為Euler網(wǎng)格，定義鋼圓柱殼為L(zhǎng)agrange網(wǎng)格。鑒于上述物理模型的對(duì)稱性，可取原型的1/2建立計(jì)算模型，并采用g-cm-μs單位制。其中對(duì)稱面上的節(jié)點(diǎn)設(shè)置對(duì)稱約束，并將空氣側(cè)面定義為透射邊界。圖5所示為采用SOLID164六面實(shí)體單元建立的有限元計(jì)算模型。

圖5 有限元計(jì)算模型

3.2 材料模型及參數(shù)

TNT裝藥采用高能炸藥模型，其爆轟產(chǎn)物的膨脹采用Jones-Wilkins-Lee(JWL)狀態(tài)方程進(jìn)行描述，并假定爆轟前沿以常速率傳播?？諝獠捎每詹牧夏Ｐ?NULL)，可以通過(guò)調(diào)用狀態(tài)方程來(lái)避免偏應(yīng)力計(jì)算。假設(shè)空氣介質(zhì)為無(wú)粘性的理想氣體，爆炸波的傳播過(guò)程為絕熱過(guò)程。圓柱殼材料選取Johnson-Cook材料模型。各材料模型參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[10]。

為探究裝藥設(shè)置方式對(duì)圓柱殼動(dòng)力響應(yīng)及變形破壞的影響，數(shù)值計(jì)算時(shí)選取下列兩種典型工況進(jìn)行重點(diǎn)分析： Project1(R=10.0 cm，V mode)及Project2(R=10.0 cm，P mode)。

3.3 殼體變形數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的比較

圖6為圓柱殼中截面變形殘余狀態(tài)。將圓柱殼屈曲變形數(shù)值計(jì)算結(jié)果與表1及圖3、圖4相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可以看出，圓柱殼殘余變形情況數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有良好的一致性，證明本文建立的計(jì)算模型和選取的材料參數(shù)合理，數(shù)值模擬結(jié)果可信。

圖6 圓柱殼中截面變形情況

3.4 殼體變形過(guò)程分析

圖7所示為Project1和 Project2工況下圓柱殼受爆炸荷載沖擊作用各典型時(shí)刻的變形破壞情況。

針對(duì)Project1、Project2發(fā)生整體變形的情況進(jìn)行分析。選取如圖8所示的八處殼壁關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或單元：迎爆面中心點(diǎn)A、A點(diǎn)對(duì)應(yīng)殼壁背部節(jié)點(diǎn)B及殼端部節(jié)點(diǎn)C。圓柱殼軸線上選取單元 E、H、J，徑向選取單元E、F、G。圖9給出了A、B及C在Y方向的位移時(shí)程曲線。 由圖可知，在大約400 μs內(nèi)，各工況下圓柱殼迎爆面中心點(diǎn)A的位移迅速增大，而B、C的位移在這個(gè)時(shí)間段幾乎為零，說(shuō)明在該時(shí)間段內(nèi)殼體在沖擊點(diǎn)處只發(fā)生了局部凹陷塑性變形，尚無(wú)整體大變形發(fā)生。從圖9(b)的A點(diǎn)位移曲線可以看出，Project2情況下迎爆面殼壁在t=137 μs時(shí)發(fā)生了破裂，此時(shí)A點(diǎn)位移為4.5 cm。而在400 μs后，殼背部點(diǎn)B位移開(kāi)始有增大的趨勢(shì)，而殼端處點(diǎn)C亦出現(xiàn)了反方向的位移，這時(shí)圓柱殼中心部分向下運(yùn)動(dòng)，兩端有上翹趨勢(shì)，殼體開(kāi)始發(fā)生整體變形。而在3 000 μs之后，由圖9(a)可以看出，A、B點(diǎn)位移曲線的增量幾乎相同，但C點(diǎn)位移在反方向先增大后減小，而且減小的幅度明顯小于A點(diǎn)和B點(diǎn)，因此這段時(shí)間內(nèi)圓柱殼整體變形繼續(xù)增大，直至達(dá)到最終的變形形態(tài)。

圖7 圓柱殼的變形破壞過(guò)程

圖8 圓柱殼單元節(jié)點(diǎn)位置示意圖

為了分析圓柱殼在爆炸載荷作用下的塑性變形歷程，提取Project1工況下圓柱殼軸向和徑向關(guān)鍵單元的有效塑性應(yīng)變時(shí)程曲線，見(jiàn)圖10。從圖中看到，在沖擊載荷作用下各點(diǎn)的有效應(yīng)變迅速增大，迎爆點(diǎn)E受到的沖擊載荷最強(qiáng)，其有效應(yīng)變峰值最大，隨后依次為G、F、H、J。對(duì)比軸向單元E、H、J和徑向單元E、F、G的塑性應(yīng)變峰值，雖然單元沿軸向和徑向等距離分布，其塑性應(yīng)變值并未呈線性變化。從圖中還可以看到，G處的有效應(yīng)變呈現(xiàn)了兩次增大，第一次是由于爆炸載荷的沖擊作用，第二次增大是由于G處于圓柱殼塑性變形鉸的位置，圓柱殼塑性變形過(guò)程中單元G有效塑性應(yīng)變進(jìn)一步增大。由此可以看出E、G處均為危險(xiǎn)點(diǎn)，圓柱殼容易發(fā)生破裂。

圖9 圓柱殼關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程曲線

圖10 軸向和徑向關(guān)鍵單元有效塑性應(yīng)變時(shí)程曲線

3.5 裝藥設(shè)置方式對(duì)圓柱殼變形影響分析

圖11、圖12 給出了爆源為 200 g TNT 平行和垂直于圓柱殼軸線設(shè)置時(shí)殼壁幾個(gè)關(guān)鍵單元的壓力時(shí)程曲線。

由圖 11、圖12可知，爆源平行設(shè)置時(shí)迎爆面中心單元E壓力峰值相對(duì)更高。從單元H和F所受峰值壓力可知，爆源的設(shè)置方式與爆炸載荷作用在殼體上的分布密切相關(guān)。爆源平行設(shè)置時(shí)沿殼體軸向分布載荷相對(duì)更大，圓柱殼在軸向方向吸收能量多，凹陷區(qū)沿軸線方向變形范圍更大，分析結(jié)果與表1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。裝藥垂直設(shè)置時(shí)，壓力峰值沿徑向方向減小更為緩慢，圓柱殼中截面扁平化更加明顯；裝藥水平設(shè)置時(shí)，雖然迎爆點(diǎn)峰值壓力更大，但圓柱殼在塑性變形過(guò)程中發(fā)生的破裂以及整體變形消耗了較大部分能量，使圓柱殼沿徑向的殘余變形小于垂直設(shè)置工況。

圖11 裝藥水平和垂直設(shè)置下圓柱殼 節(jié)點(diǎn)軸向壓力曲線

圖12 裝藥水平和垂直設(shè)置下圓柱殼單元 徑向壓力曲線

為更加深入探究爆源設(shè)置方式對(duì)圓柱殼毀傷效應(yīng)的影響，給出了Project1和Project2中節(jié)點(diǎn)A在豎直方向上應(yīng)力和速度時(shí)程曲線，如圖13所示。

圖13 Project1和Project2節(jié)點(diǎn)A豎直方向應(yīng)力 和速度時(shí)程曲線對(duì)比

從迎爆點(diǎn)受到的峰值應(yīng)力和速度可知，爆源平行放置時(shí)對(duì)殼體損傷程度更大。從圖13的A點(diǎn)應(yīng)力時(shí)程曲線可以看出，當(dāng)t<137 μs時(shí),即Project2中A點(diǎn)應(yīng)力達(dá)到極限斷裂應(yīng)力之前，Project2中A點(diǎn)應(yīng)力曲線一直處于Project1中應(yīng)力曲線之外，因此相比Project1，Project2中A點(diǎn)受到爆炸載荷作用產(chǎn)生的應(yīng)力更大。從圖13的A點(diǎn)速度時(shí)程曲線對(duì)比可以看到相似變化。Project1中A點(diǎn)在t=66 μs時(shí)達(dá)到速度最大值507 m/s, 而Project2中A點(diǎn)在t=69 μs時(shí)達(dá)到了速度最大值538 m/s。

4 結(jié)論

1) 鋼質(zhì)圓柱殼在200 g TNT藥塊產(chǎn)生的爆炸場(chǎng)中的沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，迎爆面中心點(diǎn)附近的殼壁產(chǎn)生了明顯的內(nèi)凹屈曲變形或嚴(yán)重的損傷破裂。且裝藥距離較小或藥塊長(zhǎng)軸線與殼體軸線平行放置情況下對(duì)殼體損傷程度較大。

2) 由于裝藥設(shè)置方式及爆炸距離R的不同，圓柱殼的殘余變形形態(tài)差異較大。在本文圓柱殼材料及尺寸實(shí)驗(yàn)條件下，存在2種典型沖擊變形模式：即迎爆面局部凹陷與整體變形耦合模式(Mode I)及局部穿透與整體彎曲變形耦合模式(Mode II)。

3) Lagrangian-Eulerian耦合數(shù)值仿真方法可模擬和預(yù)測(cè)圓柱殼在爆炸沖擊下的非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較誤差在工程允許的范圍內(nèi)。得到了關(guān)鍵單元壓力時(shí)程曲線和迎爆點(diǎn)的位移、應(yīng)力和速度時(shí)程曲線，從數(shù)值計(jì)算角度分析了裝藥平行設(shè)置時(shí)對(duì)殼體損傷更大的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。表明數(shù)值模擬是實(shí)驗(yàn)方法的有益補(bǔ)充，對(duì)于進(jìn)行圓柱殼結(jié)構(gòu)的抗爆承載計(jì)算和安全性評(píng)估提供了重要的參考依據(jù)。

正如文中所述，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)裝藥設(shè)置方式對(duì)圓柱殼變形有顯著影響，如何進(jìn)行理論計(jì)算分析將是課題組下一步研究工作的重點(diǎn)。

[1] HOO FATT M S,WIERZBICKIT.Damage of plastic cylinders under localized pressure loading[J].International Journal of Mechanical Sciences,1991,33(12):999-1016.

[2] WIERZBICKI T,HOO FATT M S.Damage assessment of cylinders due to impact and explosive Loading[J].International Journal of Impact Engineering,1993,13(2):215-241.

[3] 潘旭海,徐進(jìn),蔣軍成．圓柱形薄壁儲(chǔ)罐對(duì)爆炸沖擊波動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的模擬分析[J].化工學(xué)報(bào),2008,59(3):798-801.

[4] 郭志昀,王占江,王偉,等.側(cè)向爆炸引起圓柱殼彈性響應(yīng)的初步實(shí)驗(yàn)研究[J].兵工學(xué)報(bào),2011,32(Suppl.2):196-199.

[5] YUEN S C K,NURICK G N,BRINCKMANN H B,et al.Response of Cylindrical Shells to Lateral Blast Load [J].International Journal of Protective Structures,2013,4(3)：209-230.

[6] SONG K,LONG Y,JI C,et al.Experimental and numerical studies on the deformation and tearing of X70 pipelines subjected to localized blast loading[J].Thin-Walled Structures,2016,54(107)：156-168.

[7] WU J,JI C,LONG Y,et al.Dynamic responses and damage of cylindrical shells under the combined effects of fragments and shock waves [J].Thin-Walled Structures,2017,55(113)：94-103.

[8] 劉新宇,馬建林,方秦，等.爆炸荷載作用下土埋圓柱殼動(dòng)力屈曲分析[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,11(5):533-537.

[9] 路國(guó)運(yùn),段晨灝,雷建平,等.金屬圓柱殼受大質(zhì)量低速?zèng)_擊的屈曲變形[J].爆炸與沖擊，2015,35(2):171-175.

[10] 紀(jì)沖，龍?jiān)?，劉影，?充液及內(nèi)空?qǐng)A柱殼在爆炸荷載下動(dòng)力屈曲特性研究[J].振動(dòng)與沖擊，2014,33(2):76-80.

InfluenceofSettingWaysofExplosionSourceonDynamicResponseandDeformationModesofCylindricalShellsUnderblastLoad

ZHOU You1, JI Chong1, YU Yang1, WANG Tangyu2

(1.PLA University of Science and Technology, Nanjing 210007, China; 2.China Petroleum Engineering&Construction Corporation Southwest Company, Chengdu 6100041, China)

To study the dynamic response of the thin cylindrical shell structure affected by setting ways of explosion resource, impact experiments of explosion loading caused by loose-package 200 g TNT charge on the steel cylindrical shells were carried out. The damage characteristics and the deformation modes of cylindrical shells were analyzed. These deformation modes include coupling of local dent and whole bending mode (Mode I) and coupling of local perforation and whole strcture collapse mode (Mode II). Furthermore, the damage of cylindrical shell is more serious when the charge distance is shorter or the axis of charge is parallel to the axis of cylindrical shell. By means of an finite element computer code LS-DYNA，the nonlinear dynamic response process of the cylindrical shells subjected to explosion loading were numerically simulated with Lagrange-Eulerian coupling method. The numerical simulation results were in good agreement with experimental data. The deformation process of the shell-wall，the displacement, pressure, stress, velocity time curve of some key nodes on the cylindrical shell were described, which indicated that the damage of shell is more serious when 200 g TNT is installed in parallel from the perspective of numerical calculation.

mechanics of explosion；steel cylindrical shell；explosion loading；deformation modes；numerical simulation

2017-05-22；

2017-06-30

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51678567)

周游(1994—)，男，碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)沖擊動(dòng)力學(xué)及仿真研究。

紀(jì)沖(1981—)，男，博士，副教授，主要從事結(jié)構(gòu)沖擊動(dòng)力學(xué)研究，E-mail: blastingcaptain@163.com。

10.11809/scbgxb2017.10.017

本文引用格式：周游，紀(jì)沖，余洋，等.爆源條件對(duì)圓柱殼動(dòng)力響應(yīng)及變形模式的影響[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2017(10):79-85.

formatZHOU You, JI Chong, YU Yang,et al.Influence of Setting Ways of Explosion Source on Dynamic Response and Deformation Modes of Cylindrical Shells Under blast Load[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(10):79-85.

TJ711；O383；E932.2

A

2096-2304(2017)10-0079-07

(責(zé)任編輯周江川)