LS-DYNA模拟射流侵彻煤层：理论与应用

本文主要探讨了基于LS-DYNA的金属射流侵彻煤层的仿真模拟方法。LS-DYNA是一款强大的动力学分析软件，常用于工程领域的复杂力学问题研究，特别是在爆炸、冲击和结构响应等领域。该研究聚焦于射孔弹在井下煤矿中的应用，射孔弹通过爆轰压垮药型罩产生高速金属射流，这一过程的关键在于精确模拟炸药的爆轰行为和射流穿透煤层的力学特性。 在模拟过程中，研究者采用了JWL模型来描述爆轰材料的特性，这是一种经典的爆炸模型，它考虑了材料的燃烧速度、压力和温度之间的关系，能准确预测材料在爆炸过程中的行为。同时，研究人员引入了Johnson-Cook屈服应力准则来处理材料在侵彻过程中的破坏行为，该准则考虑了应力状态、应变速率以及温度等因素对材料强度的影响，确保了结果的准确性。 作者们模拟了一种特定条件下，射流侵彻约1.2米厚的煤层，这在实际应用中具有重要意义，因为对于低透气性煤层，由于气体含量较高，传统的开采方法可能会引发瓦斯爆炸风险。通过仿真模拟，他们得以优化药型罩的设计参数，从而有效地控制射流侵彻深度，为提升射孔弹在低透气性煤层中的瓦斯抽采效率提供科学依据。 此外，这项研究还涉及到矿业技术中的关键领域——矿井瓦斯灾害防治与安全监管监察，作者徐景德博士作为负责人，其丰富的经验和专业背景使得研究工作更具权威性。该研究结果不仅对提高井下作业的安全性有直接影响，也为煤炭行业的技术创新和发展提供了重要的理论支持。 这篇论文通过LS-DYNA的仿真模拟，深入探究了金属射流侵彻煤层的过程，为改善低透气性煤层的开采策略和技术进步奠定了基础，对于保障煤矿安全和提高能源开采效率具有深远的意义。