Numerical simulation of the front of an air shock wave in a ground and air explosion in the software package LS-DYNA

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction and objectives. When calculating buildings and structures for special combinations of loads caused by the action of air shock waves, it is necessary to determine the main parameters of the actual load. The regulatory approach implemented in modern regulatory documents proposes the use of simplified calculation methods based on the use of equivalent static loads. The aim of the study is to obtain the basic parameters of air shock waves, as well as to consider the nature of the propagation of the shock wave front during an explosion on the ground and in the air, using numerical simulation. Materials and methods. To obtain the basic parameters of air shock waves, high-precision numerical methods implemented in the modern LS-DYNA software package are considered. To describe the explosion process, the LagrangianEulerian approach is used. Results. Isopoles and graphs of excess overpressure Δ Р ф over atmospheric pressure in an air shock wave were obtained when the epicenter of the explosion was located at ground level and in the air, as well as at a distance from the designed structure. Conclusions. The considered method of numerical simulation allows to obtain the main parameters of air shock waves, which can be used for further calculation of building structures.

About the authors

Oleg V Mkrtychev

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Author for correspondence.
Email: mkrtychev@yandex.ru

Dr Sci. (Eng.), Professor of the Strength of Materials Department

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

Anton Y Savenkov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Email: savenkov.asp@mail.ru

post-graduate student, student of the Strength of Materials Department

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

References

  1. Andreev S.G., Babkin A.V., Baum F.A., Imhovik N.A. et al. (2004). Fizika vzryva. T. 2 [Physics of a Blast. Vol. 2]. Moscow, Fizmatlit Publ., 832. (In Russ.)
  2. Rastorguev B.S., Plotnikov A.I., Khusnutdinov D.Z. (2007). Proektirovanie zdaniy i sooruzheniy pri avariynykh vzryvnykh vozdeystviyakh [Design of Buildings and Structures Exposed to Emergency Blast Effects]. Moscow, ASV Publ., 152. (In Russ.)
  3. Birbraer A.N., Roleder A.Yu. (2009). Ekstremal'nye vozdejstviya na sooruzheniya [Extreme Impacts on Structures]. Saint Petersburg, Politekhnicheskii universitet Publ., 594. (In Russ.)
  4. Bazhenova T.V., Gvozdeva L.G. (1977). Nestatsionarnyye vozdeystviya udarnykh voln [Unsteady shock wave action]. Moscow, Nauka Publ., 274. (In Russ.)
  5. Bate K., Vilson Ye. (1982). Chislennyye metody analiza i metoda konechnykh elementov [Numerical analysis methods and finite element method]. Moscow, Stroyizdat Publ., 448. (In Russ.)
  6. Van Leer B.J. (1979). Towards the ultimate conservative difference scheme. Second-order sequel to Godunov's Method. J. Comput. Phys., 32(1), 101–136. (In Dutch)
  7. Sadovskiy M.A. (1952). Mekhanicheskoye vozdeystviye vozdushnykh udarnykh voln po dannym eksperimental'nykh issledovaniy [Mechanical action of air shock waves according to experimental studies]. Fizika vzryva: sb. trudov v oblasti fiziki vzryva, (1), 20–110. Moscow, In-t khim. i fiziki, AN SSSR Publ. (In Russ.)
  8. Livermore Software Technology Corporation (LSTC). (May 2017). LS-DYNA. Keyword user’s manual. Volume I. Version 971. Retrieved from www.dynasupport.com
  9. Mkrtychev O.V., Dorozhinskiy V.B. (2012). Analiz podkhodov k opredeleniyu parametrov vzryvnogo vozdeystviya [Analysis of approaches to identification of parameters of blast effects]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering], (5), 45–49. (In Russ.)
  10. Mkrtychev O.V., Dorozhinskiy V.B. (2011). Bezopasnost’ zdaniy i sooruzheniy pri vzryvnykh vozdeystviyakh [Safety of Buildings and Structures Exposed to Blast Effects]. In I.I. Vedyakov, G.S. Vardanyan (Eds.). Vestnik NITs “Stroitel’stvo”. Issledovaniya po teorii sooruzheniy [Proceedings of Construction Scientific and Research Center. Structural Theory Research], XXVIII(3–4), 21–34. (In Russ.)
  11. Mkrtychev O.V., Dorozhinskiy V.B. (2012). Veroyatnostnoye modelirovaniye vzryvnogo vozdeystviya [Probabilistic modeling of explosive loading]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering], (11), 278–228. (In Russ.)
  12. Mkrtychev O.V., Dorozhinskiy V.B., Lazarev O.V. (2011). Raschet konstruktsiy zhelezobetonnogo zdaniya na vzryvnyye nagruzki v nelineynoy dinamicheskoy postanovke [The calculation of reinforced concrete buildings constructions on the explosive loads in the nonlinear dynamic formulation]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering], (4), 243–247. (In Russ.)
  13. Mkrtychev O.V., Dorozhinskiy V.B., Sidorov D.S. (2016). Nadezhnost' stroitel'nykh konstruktsiy pri vzryvakh i pozharakh [Reliability of building structures during explosions and fires]. Moscow, ASV Publ., 173. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».