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This report describes research and development activities supported by contract W56HZV-08-C-0126, which was funded under the SimBRS program, to develop a strategy to perform high-fidelity simulations of blast-vehicle interactions including complex phenomena such as detonation, coupled fluid-structure interactions, and non-linear structural response...
Citations
... This paper describes a newly developed, high-fidelity strategy for simulating blast effects in an urban environment. The code used to simulate the blast was Loci/BLAST [1][2][3][4], which utilizes body-fitted, component-based, overset meshes to simplify the geometry modeling and mesh generation aspects of the problem. In an overset meshing paradigm [5], a mesh appropriate for each geometrical component is generated independently from all other components. ...
... Other examples of this type include couplings of the Chinook code with LS-DYNA, and FEFLO with DYNA3D. In fact, the blast code used in this research, Loci/BLAST, has been coupled with LS-DYNA to model the structural effects of blast on vehicles [2][3][4]. ...
... The numerical methods employed in Loci/BLAST are described in detail in Thompson et al. [1][2][3] and Invancic et al. [4]. Loci/BLAST is a relatively new blast code that extends the capabilities of the Loci/CHEM flow solver [27] to model blast events through the addition of advanced equations of state (EoS), such as the Jones-Wilkins-Lee (JWL) EoS [28]. ...
Detailed blast propagation and evolution through multiple structures representing an urban environment were simulated using the code Loci/BLAST, which employs an overset meshing strategy. The use of overset meshes simplifies mesh generation by allowing meshes for individual component geometries to be generated independently. Detailed blast propagation and evolution through multiple structures, wave reflection and interaction between structures, and blast loadings on structures were simulated and analyzed. Predicted results showed good agreement with experimental data generated by the US Army Engineer Research and Development Center. Loci/BLAST results were also found to compare favorably to simulations obtained using the Second-Order Hydrodynamic Automatic Mesh Refinement Code (SHAMRC). The results obtained demonstrated that blast reflections in an urban setting significantly increased the blast loads on adjacent buildings. Correlations of computational results with experimental data yielded valuable insights into the physics of blast propagation, reflection, and interaction under an urban setting and verified the use of Loci/BLAST as a viable tool for urban blast analysis.
... In all the simulations run in this PhD, two explosives are modeled: the C4 and the TNT explosives. The TNT parameters are taken from Dobratz and Crawford (1985) whereas the C4 parameters are taken from Thompson et al. (2010). Both sets of parameters are listed in table 4.7 ...
... The explosive is modeled with a JWL equation of state. The parameters come from Thompson et al. (2010) and are given in table 4.7. The detonation point is located on the axis of rotational symmetry, at 0.5 mm (which is at the middle of the height of the mesh) in order to have the shock wave as planar as possible. ...
... 7: JWL parameters used for all the simulations run in this PhD. The TNT parameters are fromDobratz and Crawford (1985) whereas the C4 parameters are fromThompson et al. (2010). ...
Au cours des conflits récents, les véhicules ont été sujet à des attaques impliquant une grande quantité d'explosif enterré. En général, les planchers sont visés, et leurs déformations absorbent une partie de l'énergie. Le véhicule subit également une impulsion, transmise par la détonation, qui peut blesser gravement les occupants. L'intensité de l'impulsion dépend principalement de trois paramètres: le degré de saturation du sol, la nature du sol dans lequel l'explosif est enterré, et la profondeur d'enfouissement de la charge. Les simulations numériques doivent reproduire le processus intégral de l'explosion, incluant l'initiale interaction entre la charge et le sol, l'expansion des produits de détonation, la propagation de l'onde de choc jusqu'au plancher du véhicule, et la grande déformation des projections de sol. L'information mécanique transmise jusqu'au niveau du plancher doit être suffisamment précise car les effets sur le véhicule constituent l'objectif des simulations. Développer un modèle constitutif de sol est par conséquent délicat.%délicat. un défi. tâche difficile. Le modèle de sol est visco-plastique avec un cap écrouissable, une surface de rupture pour limiter les contraintes de cisaillement et un cut off contre les contraintes excessives de tension. La surface de charge est entièrement lisse afin que les incréments de déformation plastique soient continus. Un mécanisme de rigidification est présenté pour tenir compte de la compression de l'air et des très grandes contraintes dans l'environnement immédiat de la charge. Le taux d'humidité du sol est également pris en compte. Deux séries d'essais ont été réalisés à DGA TT pour servir de référence pour les simulations numériques. Une première campagne a mis en jeu de petites quantités d'explosif à plusieurs profondeurs d'enfouissement. Les pressions aériennes ont été mesurées à plusieurs hauteurs et comparées aux simulations. Un moyen d'essai a été utilisé lors de la seconde campagne d'essais pour mesurer à la fois la déformation d'une plaque représentant un plancher de véhicule, mais aussi l'impulsion transmise par l'explosion enfouie. Un certain nombre de taux d'humidité, profondeurs d'enfouissement, épaisseurs de plaques et gardes au sol a été étudié. Au cours des essais, le sol STANAG, composé de sable et de graviers, défini dans l'AEP 55 relatif au STANAG 4569, a été utilisé. Des simulations Eulériennes ont été réalisées et sont en accord avec les résultats d'essais. Le rôle des trois parties de la surface de charge, des mécanismes de rigidification élastique et d'écrouissage plastique a été évalué. La masse volumique initiale du sol et la position initiale du cap sont les paramètres ayant la plus grande influence sur les pressions aériennes. Quant à l'impulsion, elle est principalement contrôlée par le degré de saturation du sol.
