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FDS中的固體物質可以由多層材料組成，每一層材料都可包含多種物質成分。每種固體物質可以進行多個反應，這幾個反應可能發生在不同的溫度下，消耗不同量的熱量。熱解反應需要確定每個反應的產物，FDS中熱解產物可以是固體殘留物、水蒸汽、燃料氣體等。反應物可通過參數：NU_RESIDUE（固體殘留物），NU_WATER（水蒸氣），和NU_FUEL（燃料）來設定。熱解模型必須指定反應溫度和反應。在溫度Ts下，第i類材料的第j個熱解反應的反應速度由式（1）給定：ρs,i是特定層中的第i類材料的密度，ρs0是層的初始密度。若某層材料僅由一種材料組成，且反應不產生固體殘余物，則ρs,iρs0為1。ns,ij是反應因子，默認值是1。Ai,j是一指數因子，單位是s-1；Ei,j是活化能，單位是kJ/kmol。對于大多數材料，很難確定Ai,j和Ei,j。此時，可以通過指定參數referencerate(s-1)和referencetemperature(℃)來進行計算。FDS會利用這兩個參數來完成計算。referencerate的默認值是0.1s-1。數值分析時，一般取referencerate為默認值，只指定referencetemperature。
2火災蔓延數值分析及蔓延規律研究
2.1模擬場景設置經分析，共設置3個火源位置，火源位置A位于建筑東側中部位置，火源位置B位于建筑南側中部位置，火源位置C位于建筑東南側，如圖1。根據需要共設位置4個計算場景，場景設置，見表1。2.2模擬參數設置2.2.1建模建模過程中對實際模型進行了局部簡化，將外墻材料統一簡化為擠塑聚苯板，另外由于實際建筑體量巨大(長45m，寬30m，高90m)，進行火焰蔓延需要網格尺寸極小，進行整體模擬，計算系統難以承受，因此在考慮計算經濟性的情況下，對實際建筑進行了1/3比例的縮尺建模，網格尺寸最小0.04m，最大0.08m。2.2.2輸入參數設置環境初始溫度24℃，初始風速0m/s；湍流模型采用大渦模擬模型，燃燒模型采用混合分數模型，熱解模型采用固體材料熱分解模型；初始火源為1MW恒定火源，引燃外墻材料后，自行熄滅，外墻材料統一為模塑聚苯板，熱解溫度320℃，內墻為混凝土。2.2.3測點布置在模型各墻面上分上、中、下位置各布置3個熱電偶測點，位置分別距離地面5m、15m和25m，其中THCPB位于墻角，其余熱電偶位于各面墻的中部位置。各熱電偶具置和編號，如圖2。2.2.4模擬結果圖3為火災場景B的火焰蔓延過程圖，由于未考慮室外風的影響，火災在建筑外立面基本成對稱形式向上部和兩側蔓延，向上蔓延速度遠高于向兩側蔓延速度，從著火側立面向相鄰立面的蔓延首先發生在建筑上部，除著火側外，其他立面呈現火焰自上而下蔓延的現象，該場景火焰蔓延順序為南側、東側、西側、北側。圖4為測點THCPC和測點THCPD的溫度曲線，可以看到最高溫度可以達到1000℃以上。其他場景模擬結果，見表2。
3結論和建議
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關鍵詞：海洋工程；浮式結構物設計；三維海浪模型；數值仿真
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）25-5737-03
海洋工程領域中的浮式結構物在海域展開應用時，會不可避免地遭遇各種惡劣海況。浮式結構物受到海浪產生的繞流力、慣性力、沖擊力、浮托力等作用，這些作用直接關系到結構物的生存安全。因此在浮式結構物設計時，必須要充分考慮海浪的影響，精確計算海浪載荷，校驗和優化結構，研究浮式結構物的耐波性和穩性，保證其滿足設計要求的穩定性和安全性。
目前評估海浪載荷對浮式結構物的影響主要采用物理模型試驗的方法，然而這種方法費時費力，而數值模擬具有參數設置靈活、計算結果精確等優點，正逐步成為設計領域研究海浪載荷的重要手段。由于受到計算機硬件發展水平和波浪理論不成熟等的制約，早期的海浪數值仿真主要以二維為主，但是對于需要研究海浪和浮式結構物相互作用過程中產生的波浪折繞射、漩渦等現象時，顯然不能滿足工程的需要。因此研究三維海浪數值模型，實現對海浪現象更加真實準確的描述，是海上復式結構物設計領域中研究海浪和結構物相互作用的必然發展方向。
本文利用譜分析的方法，在MATLAB環境下對三維隨機海浪模型進行了數值模擬仿真，并給出了三維隨機海浪波面圖，為浮式結構物設計中計算海浪載荷提供了參考。
1 Longuet-Higgins長峰波海浪模型
2 三維不規則短峰波隨機海浪仿真
2.1 基于譜分析的三維不規則短峰波隨機海浪模型
該仿真海浪中，最大波高[Hmax=3.32m]，根據標準浪級波高的參考值[3]，五級浪對應的波高范圍為[2.5，4.0m]，最大波高[Hmax]位于允許的波高范圍內，說明利用海浪譜來模擬三維隨機海浪能夠得到比較精確的海浪波面圖和波高值。進一步根據流體的勢流理論就可以分析計算出該結構物受到的海浪載荷，為校驗結構物的結構強度提供了必要的基礎。
3 結論
海上浮式結構物結構強度校驗需要計算分析海浪載荷，該文利用海浪譜分析的方法，實現了在開闊海域主要由風力引起的海浪的模擬，該仿真海浪的波面圖和波高符合標準浪級波高的參考值。進一步利用流體的勢流理論就可以分析計算出結構物受到的海浪載荷，為進一步的結構強度校核提供基礎。
參考文獻：
[1] 俞聿修.隨機波浪及其工程應用[J].大連理工大學出版社，1992.
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關鍵詞：數值仿真 有限元 優化設計 最優控制 軟件平臺
Advancements of Design and Development for SiPESC - a Software Integration Platform of Numerical Simulation
Chen Biaosong
（Dalian University of Technology）
Abstract：Numerical simulation/Computer aided design （CAE） is applied to analyse， simulate， predict and design mechanical and physical performances of engineering structures and products by the employment of computers. The core of most recent concepts of “virtual manufacture”“digital manufacture”“fine design” in engineering is numerical simulation. Key concept of numerical simulation is computation and computer modeling， therefore software is its vehicle from theory to application. Numerical simulation software systems are mainly developed by developed countries like USA or those in Europe and these software systems became core tools of innovative design for engineering products. Since 2006， several national organizations/committees in USA （President’s Information Technology Advisory Committee， National Science Foundation， Council on Competitiveness） continuously issued reports to stress that “Computational science has become critical to scientific leadership， economic competitiveness， and national security.”“There are immediate opportunities to strengthen the U.S. capability for SBE （Simulation Based Engineering）.”“To out compete is to out compute”. China has established developing strategic through innovation and we must develop our capability independently. Self-developed numerical simulation software is of paramount importance and is facing fast developing opportunity. Dalian University of Technology （DUT） has engaged self-developed software of computational mechanics for several generations and for over 40 years. Since 2007， DUT started the research project of SiPESC―Software Integration Software Platform for Engineering and Scientific Computation. This report introduce the development of SiPESC， including research background， design ideas and system framework， system’s integration capability， computation and design optimization for CAE and engineering application.
數值仿真范文4
關鍵詞：空間機械臂；輻射熱流；隔熱組件；仿真技術
航天事業的發展推動著工程持續進步，傳統的空間站已經無法滿足時代的變遷需求，無論是在應用還是研究上都存在著或多或少的弊端?？臻g機械臂擁有可靠安全性，對在軌支持和服務上都能更好的適應時展需要，因此逐漸進入到太空領域，并且受到了眾多科研人員的關注。經過具體的實踐，空間機械臂能夠更好的適用于艙外活動，并且擁有廣闊的發展前景，對于未來的空間科學發展起到了巨大的推動作用。
一、空間機械臂關節的基本概述
空間機械臂主要是通過關節、末端作用器及臂桿、控制器共同構成。在這些構成部分中，最為關鍵的關節是轉動軸、減速器及箱體等組件產生共同作用的部分?？臻g機械臂關節的內部存在著十分復雜的減速器結構，這種減速器的結構主要是活齒減速器，為了更好的方便輸入、輸出軸都呈現出多級階梯軸的樣式。為了有效的減輕重載，輸入軸通常是實心結構，而輸出軸則多為空心軸結構。此次研究的過程中，涉及到的空間機械臂關節在軌溫度場數值，主要是由于機械臂關節內部的活齒減速器呈現出強大的承載能力，并且擁有極高的準確度，可以連續長時間的工作，這種活齒減速器還可以在小型設備上實現大傳動比，所以結合限制的空間機械臂的空間運動范圍，加之輸出力矩較大，必須保證擁有較高的控制精度，同時還需要準確的溫度精度，從而對關節的在軌溫度場數值提出了更高的要求。
二、空間機械臂關節在軌溫度場數值熱分析計算
航天器的熱分析計算可以從三個方面進行，例如軌道計算、外熱流計算及溫度場計算。航天器的熱計算最重要的目的就是在驗證相關的設計規定輸入條件下，保證所有的設備具體的溫度都能在實際的溫控指標范圍之內。輸入的條件涵蓋了計算的具體依據，同時還有相關的熱環境約束條件，其中涉及到的布局、外形構造、軌道參數及姿態等內容。
航天器中典型的熱分析計算流程框圖，是經過具體的三個過程才建立起來的。首先是根據物理模型和相關的假設條件，以此構造出實際的熱網絡模型，另外，就是根據具體的運行軌道條件，和相關的姿態穩定情況、熱控狀態及航天器適用的熱物理性質等多種參數，完成空間熱流的計算和具體的熱分析計算，以此獲取到相應的熱網絡數學模型。最后一個階段就是利用飛行遙感數據對相關的數學模型加以修正，確保更好的彰顯在軌溫度產生的變化。
航天器軌道計算的具體理論基礎主要是依靠著軌道力學，這是一門非常新穎的應用理論學科，在天體力學最原始的基礎上通過航天科學技術和相關的技術發展需要由此產生，因此涉及到的內容十分廣泛，涵蓋了多方面的學科內涵。在航天器熱控制領域，無需全方位、全面系統的進行闡述有關軌道設計計算方面的知識內容。
三、空間機械臂關節在軌溫度場數值仿真分析
空間機械臂由于工作環境的特殊性，需要充分考慮多種因素，準確分析在軌溫度場數值?？臻g機械臂的工作環境就是空間軌道，所以需要加強對軌道環境的數值分析，并且采用仿真技術進行數值仿真，還應該對不同的工作狀況進行適當的在軌溫度場仿真，全面了解機械臂關節瞬間的狀態溫度變化。結合相應的情況，對低溫工況和高溫工況進行溫度場的仿真，由此來提供關節的安全保障。
（一）關節結構組成及相應的溫控指標
此次研究的過程中，涉及到幾種幾何模型，主要包括活齒減速器、箱體及隔熱層。減速器的材料主要是45號鋼，因此最大的直徑達到了224毫米，長度為375毫米，相關的輸入軸直徑是45毫米，輸出軸的直徑則是80毫米，箱體的實際厚度為50毫米。結合目前的計算機技術分析，真實活齒減速器屬于一種外形比較復雜，同時運動過程也十分復雜的幾何體，在進行相應的數值模擬時計算比較困難。為此，需要對減速器和箱體的結構加以適當簡化，避免因為過程不當對計算結果產生影響，從而導致計算機無法求解。
（二）熱控材料的確定
多層隔熱材料是在軌設備最需要的原始材料，因此在表征多層隔熱組件的方式多種多樣，當量導熱系數、涂層發射率、吸收率等都是其中最關鍵的參數。為了更加細致的選擇多層隔熱組件和相應的隔熱材料，需要對相關的參數影響進行適當分析，由此總結出隔熱組件的當量導熱系數對空間熱流產生了重要影響。在對熱控材料進行確定的過程中，還應該明確隔熱層厚度的影響，為了保證空間機械臂關節隔熱層的必要性和相應的厚度選擇更加合適，應該先計算出無隔熱層厚度之下的關節溫度場狀況，之后計算出在不同厚度之下的溫度場結果。
（三）在軌瞬態分析
空間機械臂關節在軌瞬態分析是熱設計中的重點內容，瞬態分析的過程和相關的軌道參數能夠呈現出具體的狀況。在軌運行的過程包含著低溫工況及高溫工況兩方面。低溫工況主要是機械臂整體不參與工作，所以關節只受到了空間外流的影響。高溫工況則具體是指機械臂全負荷工作，從而關節除了要接受空間外熱流的影響下，還會受到內部的全負荷熱流影響，并且整個過程，低溫工況下的太陽及軌道之間的夾角呈現出的日期是全年最小，在高溫工況下的太陽和軌道夾角所呈現的日期則是全年最大。
數值仿真范文5
1引言
小型化質譜儀[1～3]由于其成本低，使用方便等特點，成為了質譜相關研究領域的熱點。小型化的質譜技術與傳統相比已有了很大的區別，在實現質譜小型化的過程中，不可避免地需要設計新的結構[4，5]。
矩形離子阱（Rectilinear ion trap，RIT）[6]是近年來出現的一種新的質量分析器，因具有易加工、離子存儲量大等優點而備受關注。優化矩形離子阱的結構或參數使之發揮更好的分析效果，是質譜研究的方向之一。在實際研究中，判斷優化是否可行首先需要對優化后的結構或參數進行仿真分析[7，8]，目前比較有效的仿真軟件有SIMION、ITSIM[9]等。
常規的仿真方法首先需要確定矩形離子阱的尺寸、電壓等參數，再判斷離子在其中是否穩定。若仿真結果不理想，則需要修改離子阱的參數再進行仿真。如此循環，直至得到理想的仿真結果，即在某種結構以及參數下，離子在離子阱中最穩定。離子在矩形離子阱中越穩定，說明矩形離子阱捕獲并束縛離子的能力越強，獲得的信號強度也越強。該矩形離子阱即為優化后的矩形離子阱。常規的仿真方法一次只能對一種特定的結構或參數進行仿真，需要耗費大量的時間與精力才能得到優化的結果。
本研究提出了一種新的對矩形離子阱進行仿真的方法。此方法可以使用循環遍歷的方式一次性對多個不同的參數進行仿真，大大縮短了仿真需要的時間和耗費的精力。此方法以數值分析為基礎，對離子在矩形離子阱中的運動進行分析，得到相應的離子運動二階微分方程。該方程包含了影響離子在離子阱中運動情況的參數。選擇需要優化的某個或某幾個參數為未知數，其余設為定值，使用數值分析的RungeKutta法，對此二階微分方程進行求解，得到理想狀態下離子最穩定的條件。該條件即為矩形離子阱的優化仿真結果。
此方法簡單易行，便于修改，針對性強，可以使用循環遍歷的方式來尋找最優參數，避免了繁瑣的人工操作，特別適用于對未知結構或參數的探索研究。以此方法為基礎可開發離子運動仿真軟件，有很好的應用價值。
2離子運動分析
矩形離子阱的電壓加載方式：RIT的左右、上下極板加載了高頻率的射頻（Radio frequency，RF）電壓，分別為U+Vsin（Ωt）和U-Vsin（Ωt），U為直流部分幅值，V為高頻部分幅值，f=Ω/2π為RF波的頻率。
對矩形離子阱進行電場分析[10]，同時根據其特性和電壓加載方式，得到電場中任一點的電勢Φ表達式：
第10期陳一 等： 一種基于數值分析的矩形離子阱仿真優化方法
其中，（x，y）為t時刻下，離子在矩形離子阱中的坐標，t的單位為10
Symbolm@@ 6 s；RF電壓頻率為1 MHz；參考目前常用的矩形離子阱的尺寸，設定x，y的單位量級為mm；常用質荷比（m/z）為100（以下仿真所用質荷比均為100）?？紤]各變量的單位后，式（3）變為
（4）
其中，若以離子在t時刻的位置（x，y）為未知數，則式中需要優化的參數包括RF電壓幅值V，以及矩形離子阱的極板大小比（x0∶y0）。式（4）是二階微分方程，即Mathieu方程，解這個二階微分方程可以得到xt， yt的關系，即可以分析離子在t時刻的位置。如果離子的位置超過了離子阱的尺寸范圍（x0， y0），說明離子已經撞到了極板上而泯滅，這時的離子阱設計是不合適的。反之，若離子的位置始終在離子阱中，則該離子阱的設計是合適的。進一步，相同時刻下，如果有某個固定的參數V、（x0∶y0），使得離子在離子阱中的位置（x，y）最小，則離子最穩定，此參數為離子阱的最優參數。
3基于數值分析的矩形離子阱仿真與優化
改變矩形離子阱尺寸為15 mm×15 mm，結果如圖1b所示。離子阱的尺寸增大后，在相當一部分時刻下，離子位置（x，y）都超過了離子阱的尺寸（15 mm），即離子會在這些時刻撞上離子阱的外壁，從而泯滅，故此時的離子阱是不穩定的。這不難理解，因為在離子阱上加載的電壓仍然是200 V，此電壓對于增大尺寸的離子阱來說較小，不能完全束縛住離子。
在保證電壓能束縛住離子的情況下，固定電壓幅值，對矩形離子阱的最佳長寬比進行探討，將長寬比值x0∶y0從10逐漸減小到1（即從5 mm×0.5 mm變化到5 mm×5 mm）。編寫循環算法并計算，得到離子在不同尺寸比例下的運動范圍與對應尺寸的比例關系，如表1所示。在尺寸為5 mm×0.5 mm、5 mm×1 mm時，Max（y）/y0>1，即離子運動超出了離子阱的范圍，故這種設計是不正確的。在尺寸為5 mm×1.5 mm～5 mm ×5 mm時，離子的運動范圍都在離子阱內，都是穩定的。但是，離子運動的范圍各不相同，當運動范圍最小時穩定性最好。使用x、y方向運動的最大值和原始尺寸相比之和再取平均，即[Max（x）/x0+Max（y）/y0]/2，表征離子運動的穩定性。由表1得出，在尺寸為5 mm×3.5 mm時，上式的值最小，能夠得到最好的穩定性。
從圖2可見，在不同電壓下，矩形離子阱極板的尺寸比約為1∶0.7到1∶0.8時，離子的運動幅度最小，離子最穩定，此時離子阱的尺寸最優。所以，矩形離子阱的長寬比應為1∶0.7或1∶0.8，才能保證最優的離子捕獲及束縛效果。
4結果與討論
根據優化條件，設計加工了尺寸為10 mm × 7 mm × 40 mm的矩形離子阱，并進行了實驗。實驗裝置如圖3。實驗采用紫外燈源（德國賀利氏特種光源）作為離子源，其極化能量為10.6 eV，波長為116.5 nm[12]。使用乙醇（C2H5OH，m/z=46）為樣品，揮發出來的乙醇氣體和載氣（氮氣）[TS（][HT5”SS]圖3矩形離子阱測試實驗裝置示意
Fig.3Facilities for the experiment of rectilinear ion trap[HT5][TS）]
混合后成為樣品混合氣體。樣品混合氣體中的乙醇通過紫外燈源時被離子化。紫外燈源的極化電壓為1.5 V，混合氣體流速為0.8 L/min。
真空系統使用德國Pfeiffer的Hicube80E真空泵組，真空腔為自制。使用夾管閥[2]（意大利SIRAI公司）實現樣品的進樣。夾管閥關閉時，真空腔內部的氣壓約為4×10
使用法拉第筒作為檢測器進行檢測，法拉第筒檢測器連接微電流檢測儀（Keithley）。測得的電流信號轉化為數據傳遞至計算機，經計算機處理后得到相應的質譜圖。
實驗參數及得到的信號如圖4所示，其中橫坐標是折算后的質荷比，縱坐標為測得的電流值（負模式）。在m/z 45.8左右得到了質譜峰。由于實驗中法拉第筒檢測器的屏蔽不完善，RF電壓在掃描時對測量信號產生了一定的影響，導致了背景信號有略微傾斜。本研究使用的法拉第筒檢測器，其靈敏度較低，作為對比的結構未優化的矩形離子阱基本測不到信號。這從側面證明了仿真優化的效果。從實驗結果可知，所設計的矩形離子阱能夠正常工作，證明了本文所述方法的實用性和正確性。
5結論
本研究介紹了一種基于數值分析的仿真方法，實現了對矩形離子阱的仿真以及優化設計。使用本方法設計加工了矩形離子阱并進行了實驗，得到了乙醇的質譜圖，證明了本方法的實用性和正確性。
本方法可以推廣到質譜小型化的相關研究中去。質譜的小型化不僅是結構上的等比例縮小，而且涉及到新的結構或方法。本方法可以有效地輔助研究人員完成新結構以及新方法的確立，有很好的應用價值。
基于數值分析的仿真方法是一種探索性的仿真方法，簡單易行，便于修改，針對性強，使用循環遍歷的方式可一次性對多個不同的參數進行仿真，大大縮短了仿真需要的時間和耗費的精力，特別適用于對未知結構或參數的探索研究。以本方法為基礎可開發離子運動仿真軟件，有很好的應用前景。
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數值仿真范文6
【關鍵詞】Ansys/Ls-dyna；數值仿真；井巷工程；教學
Application of Anays/Ls-dyna Numerical Simulation in Roadway Engineering Class Teaching
XU Xue-feng LIU Shao-wei WEI Si-jiang
（School of Energy Science and Engineering，Henan Polytechnic University， Jiaozuo Henan 454000， China）
【Abstract】Because the blasting theory is abstract， and is difficult to understand and explain， Ansys/Ls-dyna soft is used to simulate dynamite blasting in rock.. According to the simulation results， the dynamic stress field evolution during dynamite blasting is described quantitatively and qualitatively. In the teaching with multimedia technology， the simulation results are playing an important part through pictures and animation effect.
【Key words】Ansys/Ls-dyna； Numerical simulation； Roadway engineering class； Teaching
0 引言
井巷工程是采礦工程專業的主要專業課之一，是研究井巷施工方法和施工技術的綜合性課程[1]。課程的特點是理論聯系實際，并且有些理論知識還比較難于理解和講解，比如巖石性質與工程分級里面的動載荷作用下巖石的力學性質以及鉆眼爆破中炸藥爆炸的相關理論，講解起來很抽象，也不容易理解。結合本課程多媒體教學的特點，以及對于巖土工程數值模擬軟件的學習，利用巖土和結構方面的權威仿真軟件Ansys/Ls-dyna對炸藥爆炸的過程進行了數值計算。模擬計算主要分析了炸藥爆破過程中動應力的演化特征，將抽象的理論用數值模擬的圖片、動畫等效果顯示出來，作為理論教學的重要補充，在教學中起到了很好的輔助作用，這也是工科多媒體教學中的必要元素。
1 井巷工程課程理論教學內容
井巷工程是煤炭行業采礦工程、安全工程等專業重要的專業基礎課程，該課程主要內容包括巖石的力學性質與工程分級、鉆眼爆破、巷道施工技術等內容。該課程的特點是理論聯系實際，掌握好理論基礎對學好其他章節內容及施工技術都有很好的指導作用。理論教學內容中有些知識點比較抽象，難于講解，學生也難于理解，需要通過合理的輔助教學手段提高教學效果。比如在巖石力學性質及其工程分級這一章節里面涉及到在動載荷作用下巖石的力學性質。巖石在動載荷作用下的應力及應變以應力波和應變波的形式顯現出來，這個問題很抽象，教師授課講解和學生的理解都比較抽象。另外對鉆眼爆破章節里面涉及到炸藥爆炸的特性介紹，也是比較抽象，很難用定量的形式生動形象的描述出來。
目前多媒體教學已經成為工科教學中的主要教學手段[2-5]，它集圖、文、音、像、動畫等為一體，表現出突出的優越性，當然隨著這一技術的發展，對多媒體的制作質量也提出了新的要求[6-7]。由于井巷工程的特點，本課程適合采用多媒體教學，并且對與理論性比較強的章節最好能表達成生動形象的圖片和動畫等，但單獨的爆破方面的圖片和視頻只能從視覺上和宏觀上解釋爆炸現象，不能從科學理論的角度講述爆破的原理，以及炸藥爆炸產生的應力波的傳播過程。對于這些問題適合采用一些數值模擬軟件進行定量的分析，圖形結合，便于理解，從而對炸藥爆炸特征的理論達到深層次和微觀的認識。針對以上問題的分析，結合自己在數值模擬技術中掌握的方法，擬采用Ansys/ls-dyna數值模擬技術的圖形及動畫結果，作為該教學內容的輔助教學手段。
2 Ansys/Ls-dyna軟件功能特點
Ls-Dyna是世界上最著名的顯式動力分析有限元程序，可以精確可靠地處理各種非線形問題[8-9]，如碰撞分析、爆炸分析等，對于計算沖擊動載荷作用下材料的變形、應力分布以及炸藥爆炸過程中應力波的傳播特性具有突出的優勢，結合Ansys強大的前處理功能，已經在巖土結構等多種領域應用。與該軟件對應的有許多出色的前后處理軟件，其中LS-PREPOST是LSTC公司開發的專用前后處理軟件，該軟件對LS-DYNA數值模擬的結果通過圖形、動畫顯示，對模擬結果的有限元網格、實體變形、應力云圖能清晰的顯示，這對于顯示炸藥爆破過程中的巖石應力、應變及炸藥爆破的特征等十分直接、明確，既有定量的數據，又能生動形象的反映問題。所以Ls-Dyna及其后處理軟件能夠滿足教學中研究動載作用下巖石的應力演化過程及炸藥爆炸時的應力波演化過程，即能定性演示，又能定量分析，在相關學科的科研和教學過程中具有重要的應用意義和前景。
現代多媒體教學手段的需要圖文結合，即要從宏觀上介紹爆炸的現象，又能從理論上分析爆炸特征的科學理論，所以采用本軟件數值模擬的結果配合多媒體教學是十分必要的。
3 數值訪真技術應用
利用Ls-Dyna模擬炸藥在巖土中爆破過程中的力學行為，該問題既分析了巖體在動載荷作用下的應力波和應變波的傳播規律，又分析了炸藥爆炸過程的特性。具體的條件是在一定深度的巖土中布置一立方體形炸藥，模擬采用三維模型，為了計算方便建立1/4模型，但后處理時可整體顯示，求解時間3000ms，每5ms輸出一個計算數據。
圖1 數值模擬模型
這里我們主要分析炸藥爆破過程中巖土體中的應力演化過程，圖2為炸藥爆破后某一剖面上應力的演化過程，限于篇幅只顯示部分時刻的應力分布。每一幅圖片中左側是某一個剖面的應力云圖表示不同區域的應力分布情況，右側的數據表示不同顏色代表的應力等級，這樣從定量和定性上真實的分析了炸藥爆炸后動應力的演化過程和爆炸特性。
從圖中看出炸藥爆炸后，產生的應力以炸藥為激發源，以應力波的形式向周圍傳播，這樣形象的揭示了動載作用下，巖體中的應力變化規律及顯現形式，又描述了炸藥爆炸的特征。定性和定量的揭示了課程教學中的問題，授課及學生聽課都比較容易。當然還要把這些圖片通過Gif Movie Gear軟件制作成動畫圖片，表現得更加形象。
4 結論
通過Ansys/Ls-Dyna數值模擬軟件對井巷工程中的炸藥爆炸科學理論的模擬，以及多媒體教學，取得了較好的效果，具體體現在以下幾個方面：
（1）加深了學生對動載應力及炸藥爆炸過程中應力的演化過程的理解，結合多媒體教學不但從宏觀上定性解釋了該現象，而且從微觀角度定量分析了科學理論，加深了理解的深度，也便于授課講解。
（2）提高了學生對專業課的興趣，不但對本課程增加了興趣，而且對相關的領域，比如數值模擬軟件，提高了對科學知識追求的信心，并對后期深造起到了啟發意義。
（3）數值模擬軟件主要是在科研中運用，也是科研與教學結合的應用，同時也提高了教師教學中對不同學科知識學習，拓展視野，同時增強責任感。
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