Fluid Structure Interaction between plate and blast waves : Numerical simulations

SImulatiosn numérique des intéractions fluide-structure entre les ondes de choc et une plaque

Aravind Rajan Ayagara (1) , André Langlet (1) , Gregory Girault (2)

1 DivS - Dynamique interactions vibrations Structures
2 CREC - Centre de recherche des écoles de Saint-Cyr Coëtquidan [Guer]

This study, presents a numerical methodology for fluid-structure interaction between blast waves and plate using the LS Dyna explicit code. The numerical simulation was executed in two stages, (i) a one dimensional calculation was carried out using the balloon analogue and, (ii) the results of 1D calculation were remapped to three dimensions. The explosive used in this study was a mixture of propane and oxygen. The 3D model was able to reproduce the complex reflection phenomenon of shock waves, including the mach stem. A more refined mesh for the air domain shall produce accurate representation of this phenomenon. The aluminum plate was modeled using an elastic plastic constitutive law without damage. Results show that the stress in the plate are beyond its yield limit, therefore, an external damage law coupled to the constitutive law will further improve the results by giving us vital information on damage evolution and rupture.

Cette étude présente un modèle numérique de l'interaction fluide-structure, capable de simuler la ré-ponse d'une plaque à une explosion aérienne. Le calcul a été effectué en deux phases. Depuis l'ex-plosion jusqu'à la plaque, la propagation des ondes de chocs est modélisée en 1D par l'analogue de ballon. Après l'impacte d'onde, le calcul est réalisé en 3D par projection des résultats 1D en 3D. Cette méthodologie est capable de reproduire la phénomène de réflexion des ondes, la formation de pied de mach. La plaque d'aluminium est modélisée avec la loi de comportement élastique-plastique. La répar-tition des contraintes sur la plaque dépasse la limite élastique. Donc, une loi de comportement couplée avec une loi d'endommagement pourrais donner des résultats précises et l'information sur l'évolution d'endommagement de la plaque.

Mots clés: Air blast; Fluid-Structure Interaction; Mach Stem; MMALE; LS Dyna

Domaines: Mécanique des fluides [physics.class-ph]; Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Aravind Rajan Ayagara, André Langlet, Gregory Girault. Fluid Structure Interaction between plate and blast waves : Numerical simulations. 24e Congrès Français mécanique, Aug 2019, Brest, France. ⟨hal-02568204⟩