构造物耐撞击或爆震之模拟分析.pdf

中興工程季刊．第101期．2008年10月．PP. 101-105 SINOTECH ENGINEERING CONSULTANTS,INC. .tw/journal/ 構造物耐撞擊或爆震之模擬分析 王 茂 興* 一、前 言 本文在研發成果介紹一節內，論述MSC.Dyrtran 流固動力分析搭配 MSC.Patran 前後處理之應用 TAO 泛用型計算分析軟體 MSC.Dytran 係將美國 例，期望工程界朋友舉一反三，獲得更豐碩之應 國防部門所發展之 DYNA 固體動力計算軟體與 用成效。 歐洲國防部門所發展之 PISCES 流體動力軟體相 二、研發成果介紹 結合而得，它適用於暫態動力分析。本研究案針 對構造物之耐撞擊或耐爆震性能分析彙編系列知 （一）混凝土海堤耐撞擊性能分析 識、應用案例與使用者指南，以推廣 MSC.Dytran 圖1 （a ）所示者係對海岸之混凝土牆、海面 與其前後處理軟體 MSC.Patran 之使用，俾讓兩 上的高速投射體與造波板等固體物，使用三維有 軟體得以永續應用與發展。而所針對之構造物材 限元素配合拉格朗日法之物體運動描述；另一方 料不限於混凝土，尚包括其他彈性材料、彈塑性 面對三維水域與水面以上之空氣域，使用擬有限 材料、纖維複合材料、橡膠或泡棉等。 應用分析軟體之前處理過程係建置分析所需 體積之空間數值離散法配合尤拉法之物體運動描紹 介 果 成 發 研 之幾何模型、有限元素模型、材料模型、元素性 述，探討應用 MSC.Dytran 軟體模擬分析海上高 質、荷載與邊界條件、模擬分析參數與輸出檔案 速投射體撞擊混凝土牆之可行性。模擬分析內容 需求等。對固體物撞擊固體構造物分析之荷載與 包括三組流固互制、一組固體對固體之撞擊。根 邊界條件，建議採用從屬元素節點與主元素面接 據模擬分析結果顯示，確可應用該軟體探討高速 觸之模擬功能。爆震則是高壓氣體撞擊固體之行 物體引致之流況與混凝土受撞擊後之破壞情形， 為，也就是任意拉格朗日與尤拉網格之互制；在 如圖 1 （b ）所示。 該過程內，不但氣體經由尤拉網格移動，尤拉網 未設定之流體尤拉域邊界會自動預設為固定 格本身也隨互制介面進行移動。爆震作用在構造 邊界，惟該固定邊界僅對尤拉域有效，對代表固 物之分析係先建置從屬元素節點與主元素面之接 體物之拉格朗日域不具效力；縱使固體物位於尤 觸模型，再經「記事本」程式改成任意拉格朗日 拉域範圍內，亦然。因此，未給予任何設定之固 與尤拉互制模型。 體物可能穿過尤拉域之固定邊界，例如在本例 分析結果之後處理係將模擬計算結果繪製成 內，若混凝土牆之底面未給予位移量等於零之固 歷時曲線、空間分布圖、影像或動畫，以使各種