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数值仿真范文1
FDS中的固体物质可以由多层材料组成，每一层材料都可包含多种物质成分。每种固体物质可以进行多个反应，这几个反应可能发生在不同的温度下，消耗不同量的热量。热解反应需要确定每个反应的产物，FDS中热解产物可以是固体残留物、水蒸汽、燃料气体等。反应物可通过参数：NU_RESIDUE（固体残留物），NU_WATER（水蒸气），和NU_FUEL（燃料）来设定。热解模型必须指定反应温度和反应。在温度Ts下，第i类材料的第j个热解反应的反应速度由式（1）给定：ρs,i是特定层中的第i类材料的密度，ρs0是层的初始密度。若某层材料仅由一种材料组成，且反应不产生固体残余物，则ρs,iρs0为1。ns,ij是反应因子，默认值是1。Ai,j是一指数因子，单位是s-1；Ei,j是活化能，单位是kJ/kmol。对于大多数材料，很难确定Ai,j和Ei,j。此时，可以通过指定参数referencerate(s-1)和referencetemperature(℃)来进行计算。FDS会利用这两个参数来完成计算。referencerate的默认值是0.1s-1。数值分析时，一般取referencerate为默认值，只指定referencetemperature。
2火灾蔓延数值分析及蔓延规律研究
2.1模拟场景设置经分析，共设置3个火源位置，火源位置A位于建筑东侧中部位置，火源位置B位于建筑南侧中部位置，火源位置C位于建筑东南侧，如图1。根据需要共设位置4个计算场景，场景设置，见表1。2.2模拟参数设置2.2.1建模建模过程中对实际模型进行了局部简化，将外墙材料统一简化为挤塑聚苯板，另外由于实际建筑体量巨大(长45m，宽30m，高90m)，进行火焰蔓延需要网格尺寸极小，进行整体模拟，计算系统难以承受，因此在考虑计算经济性的情况下，对实际建筑进行了1/3比例的缩尺建模，网格尺寸最小0.04m，最大0.08m。2.2.2输入参数设置环境初始温度24℃，初始风速0m/s；湍流模型采用大涡模拟模型，燃烧模型采用混合分数模型，热解模型采用固体材料热分解模型；初始火源为1MW恒定火源，引燃外墙材料后，自行熄灭，外墙材料统一为模塑聚苯板，热解温度320℃，内墙为混凝土。2.2.3测点布置在模型各墙面上分上、中、下位置各布置3个热电偶测点，位置分别距离地面5m、15m和25m，其中THCPB位于墙角，其余热电偶位于各面墙的中部位置。各热电偶具置和编号，如图2。2.2.4模拟结果图3为火灾场景B的火焰蔓延过程图，由于未考虑室外风的影响，火灾在建筑外立面基本成对称形式向上部和两侧蔓延，向上蔓延速度远高于向两侧蔓延速度，从着火侧立面向相邻立面的蔓延首先发生在建筑上部，除着火侧外，其他立面呈现火焰自上而下蔓延的现象，该场景火焰蔓延顺序为南侧、东侧、西侧、北侧。图4为测点THCPC和测点THCPD的温度曲线，可以看到最高温度可以达到1000℃以上。其他场景模拟结果，见表2。
3结论和建议
数值仿真范文2
关键词：海洋工程；浮式结构物设计；三维海浪模型；数值仿真
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）25-5737-03
海洋工程领域中的浮式结构物在海域展开应用时，会不可避免地遭遇各种恶劣海况。浮式结构物受到海浪产生的绕流力、惯性力、冲击力、浮托力等作用，这些作用直接关系到结构物的生存安全。因此在浮式结构物设计时，必须要充分考虑海浪的影响，精确计算海浪载荷，校验和优化结构，研究浮式结构物的耐波性和稳性，保证其满足设计要求的稳定性和安全性。
目前评估海浪载荷对浮式结构物的影响主要采用物理模型试验的方法，然而这种方法费时费力，而数值模拟具有参数设置灵活、计算结果精确等优点，正逐步成为设计领域研究海浪载荷的重要手段。由于受到计算机硬件发展水平和波浪理论不成熟等的制约，早期的海浪数值仿真主要以二维为主，但是对于需要研究海浪和浮式结构物相互作用过程中产生的波浪折绕射、漩涡等现象时，显然不能满足工程的需要。因此研究三维海浪数值模型，实现对海浪现象更加真实准确的描述，是海上复式结构物设计领域中研究海浪和结构物相互作用的必然发展方向。
本文利用谱分析的方法，在MATLAB环境下对三维随机海浪模型进行了数值模拟仿真，并给出了三维随机海浪波面图，为浮式结构物设计中计算海浪载荷提供了参考。
1 Longuet-Higgins长峰波海浪模型
2 三维不规则短峰波随机海浪仿真
2.1 基于谱分析的三维不规则短峰波随机海浪模型
该仿真海浪中，最大波高[Hmax=3.32m]，根据标准浪级波高的参考值[3]，五级浪对应的波高范围为[2.5，4.0m]，最大波高[Hmax]位于允许的波高范围内，说明利用海浪谱来模拟三维随机海浪能够得到比较精确的海浪波面图和波高值。进一步根据流体的势流理论就可以分析计算出该结构物受到的海浪载荷，为校验结构物的结构强度提供了必要的基础。
3 结论
海上浮式结构物结构强度校验需要计算分析海浪载荷，该文利用海浪谱分析的方法，实现了在开阔海域主要由风力引起的海浪的模拟，该仿真海浪的波面图和波高符合标准浪级波高的参考值。进一步利用流体的势流理论就可以分析计算出结构物受到的海浪载荷，为进一步的结构强度校核提供基础。
参考文献：
[1] 俞聿修.随机波浪及其工程应用[J].大连理工大学出版社，1992.
数值仿真范文3
关键词：数值仿真 有限元 优化设计 最优控制 软件平台
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.
数值仿真范文4
关键词：空间机械臂；辐射热流；隔热组件；仿真技术
航天事业的发展推动着工程持续进步，传统的空间站已经无法满足时代的变迁需求，无论是在应用还是研究上都存在着或多或少的弊端。空间机械臂拥有可靠安全性，对在轨支持和服务上都能更好的适应时展需要，因此逐渐进入到太空领域，并且受到了众多科研人员的关注。经过具体的实践，空间机械臂能够更好的适用于舱外活动，并且拥有广阔的发展前景，对于未来的空间科学发展起到了巨大的推动作用。
一、空间机械臂关节的基本概述
空间机械臂主要是通过关节、末端作用器及臂杆、控制器共同构成。在这些构成部分中，最为关键的关节是转动轴、减速器及箱体等组件产生共同作用的部分。空间机械臂关节的内部存在着十分复杂的减速器结构，这种减速器的结构主要是活齿减速器，为了更好的方便输入、输出轴都呈现出多级阶梯轴的样式。为了有效的减轻重载，输入轴通常是实心结构，而输出轴则多为空心轴结构。此次研究的过程中，涉及到的空间机械臂关节在轨温度场数值，主要是由于机械臂关节内部的活齿减速器呈现出强大的承载能力，并且拥有极高的准确度，可以连续长时间的工作，这种活齿减速器还可以在小型设备上实现大传动比，所以结合限制的空间机械臂的空间运动范围，加之输出力矩较大，必须保证拥有较高的控制精度，同时还需要准确的温度精度，从而对关节的在轨温度场数值提出了更高的要求。
二、空间机械臂关节在轨温度场数值热分析计算
航天器的热分析计算可以从三个方面进行，例如轨道计算、外热流计算及温度场计算。航天器的热计算最重要的目的就是在验证相关的设计规定输入条件下，保证所有的设备具体的温度都能在实际的温控指标范围之内。输入的条件涵盖了计算的具体依据，同时还有相关的热环境约束条件，其中涉及到的布局、外形构造、轨道参数及姿态等内容。
航天器中典型的热分析计算流程框图，是经过具体的三个过程才建立起来的。首先是根据物理模型和相关的假设条件，以此构造出实际的热网络模型，另外，就是根据具体的运行轨道条件，和相关的姿态稳定情况、热控状态及航天器适用的热物理性质等多种参数，完成空间热流的计算和具体的热分析计算，以此获取到相应的热网络数学模型。最后一个阶段就是利用飞行遥感数据对相关的数学模型加以修正，确保更好的彰显在轨温度产生的变化。
航天器轨道计算的具体理论基础主要是依靠着轨道力学，这是一门非常新颖的应用理论学科，在天体力学最原始的基础上通过航天科学技术和相关的技术发展需要由此产生，因此涉及到的内容十分广泛，涵盖了多方面的学科内涵。在航天器热控制领域，无需全方位、全面系统的进行阐述有关轨道设计计算方面的知识内容。
三、空间机械臂关节在轨温度场数值仿真分析
空间机械臂由于工作环境的特殊性，需要充分考虑多种因素，准确分析在轨温度场数值。空间机械臂的工作环境就是空间轨道，所以需要加强对轨道环境的数值分析，并且采用仿真技术进行数值仿真，还应该对不同的工作状况进行适当的在轨温度场仿真，全面了解机械臂关节瞬间的状态温度变化。结合相应的情况，对低温工况和高温工况进行温度场的仿真，由此来提供关节的安全保障。
（一）关节结构组成及相应的温控指标
此次研究的过程中，涉及到几种几何模型，主要包括活齿减速器、箱体及隔热层。减速器的材料主要是45号钢，因此最大的直径达到了224毫米，长度为375毫米，相关的输入轴直径是45毫米，输出轴的直径则是80毫米，箱体的实际厚度为50毫米。结合目前的计算机技术分析，真实活齿减速器属于一种外形比较复杂，同时运动过程也十分复杂的几何体，在进行相应的数值模拟时计算比较困难。为此，需要对减速器和箱体的结构加以适当简化，避免因为过程不当对计算结果产生影响，从而导致计算机无法求解。
（二）热控材料的确定
多层隔热材料是在轨设备最需要的原始材料，因此在表征多层隔热组件的方式多种多样，当量导热系数、涂层发射率、吸收率等都是其中最关键的参数。为了更加细致的选择多层隔热组件和相应的隔热材料，需要对相关的参数影响进行适当分析，由此总结出隔热组件的当量导热系数对空间热流产生了重要影响。在对热控材料进行确定的过程中，还应该明确隔热层厚度的影响，为了保证空间机械臂关节隔热层的必要性和相应的厚度选择更加合适，应该先计算出无隔热层厚度之下的关节温度场状况，之后计算出在不同厚度之下的温度场结果。
（三）在轨瞬态分析
空间机械臂关节在轨瞬态分析是热设计中的重点内容，瞬态分析的过程和相关的轨道参数能够呈现出具体的状况。在轨运行的过程包含着低温工况及高温工况两方面。低温工况主要是机械臂整体不参与工作，所以关节只受到了空间外流的影响。高温工况则具体是指机械臂全负荷工作，从而关节除了要接受空间外热流的影响下，还会受到内部的全负荷热流影响，并且整个过程，低温工况下的太阳及轨道之间的夹角呈现出的日期是全年最小，在高温工况下的太阳和轨道夹角所呈现的日期则是全年最大。
数值仿真范文5
1引言
小型化质谱仪[1～3]由于其成本低，使用方便等特点，成为了质谱相关研究领域的热点。小型化的质谱技术与传统相比已有了很大的区别，在实现质谱小型化的过程中，不可避免地需要设计新的结构[4，5]。
矩形离子阱（Rectilinear ion trap，RIT）[6]是近年来出现的一种新的质量分析器，因具有易加工、离子存储量大等优点而备受关注。优化矩形离子阱的结构或参数使之发挥更好的分析效果，是质谱研究的方向之一。在实际研究中，判断优化是否可行首先需要对优化后的结构或参数进行仿真分析[7，8]，目前比较有效的仿真软件有SIMION、ITSIM[9]等。
常规的仿真方法首先需要确定矩形离子阱的尺寸、电压等参数，再判断离子在其中是否稳定。若仿真结果不理想，则需要修改离子阱的参数再进行仿真。如此循环，直至得到理想的仿真结果，即在某种结构以及参数下，离子在离子阱中最稳定。离子在矩形离子阱中越稳定，说明矩形离子阱捕获并束缚离子的能力越强，获得的信号强度也越强。该矩形离子阱即为优化后的矩形离子阱。常规的仿真方法一次只能对一种特定的结构或参数进行仿真，需要耗费大量的时间与精力才能得到优化的结果。
本研究提出了一种新的对矩形离子阱进行仿真的方法。此方法可以使用循环遍历的方式一次性对多个不同的参数进行仿真，大大缩短了仿真需要的时间和耗费的精力。此方法以数值分析为基础，对离子在矩形离子阱中的运动进行分析，得到相应的离子运动二阶微分方程。该方程包含了影响离子在离子阱中运动情况的参数。选择需要优化的某个或某几个参数为未知数，其余设为定值，使用数值分析的RungeKutta法，对此二阶微分方程进行求解，得到理想状态下离子最稳定的条件。该条件即为矩形离子阱的优化仿真结果。
此方法简单易行，便于修改，针对性强，可以使用循环遍历的方式来寻找最优参数，避免了繁琐的人工操作，特别适用于对未知结构或参数的探索研究。以此方法为基础可开发离子运动仿真软件，有很好的应用价值。
2离子运动分析
矩形离子阱的电压加载方式：RIT的左右、上下极板加载了高频率的射频（Radio frequency，RF）电压，分别为U+Vsin（Ωt）和U-Vsin（Ωt），U为直流部分幅值，V为高频部分幅值，f=Ω/2π为RF波的频率。
对矩形离子阱进行电场分析[10]，同时根据其特性和电压加载方式，得到电场中任一点的电势Φ表达式：
第10期陈一 等： 一种基于数值分析的矩形离子阱仿真优化方法
其中，（x，y）为t时刻下，离子在矩形离子阱中的坐标，t的单位为10
Symbolm@@ 6 s；RF电压频率为1 MHz；参考目前常用的矩形离子阱的尺寸，设定x，y的单位量级为mm；常用质荷比（m/z）为100（以下仿真所用质荷比均为100）。考虑各变量的单位后，式（3）变为
（4）
其中，若以离子在t时刻的位置（x，y）为未知数，则式中需要优化的参数包括RF电压幅值V，以及矩形离子阱的极板大小比（x0∶y0）。式（4）是二阶微分方程，即Mathieu方程，解这个二阶微分方程可以得到xt， yt的关系，即可以分析离子在t时刻的位置。如果离子的位置超过了离子阱的尺寸范围（x0， y0），说明离子已经撞到了极板上而泯灭，这时的离子阱设计是不合适的。反之，若离子的位置始终在离子阱中，则该离子阱的设计是合适的。进一步，相同时刻下，如果有某个固定的参数V、（x0∶y0），使得离子在离子阱中的位置（x，y）最小，则离子最稳定，此参数为离子阱的最优参数。
3基于数值分析的矩形离子阱仿真与优化
改变矩形离子阱尺寸为15 mm×15 mm，结果如图1b所示。离子阱的尺寸增大后，在相当一部分时刻下，离子位置（x，y）都超过了离子阱的尺寸（15 mm），即离子会在这些时刻撞上离子阱的外壁，从而泯灭，故此时的离子阱是不稳定的。这不难理解，因为在离子阱上加载的电压仍然是200 V，此电压对于增大尺寸的离子阱来说较小，不能完全束缚住离子。
在保证电压能束缚住离子的情况下，固定电压幅值，对矩形离子阱的最佳长宽比进行探讨，将长宽比值x0∶y0从10逐渐减小到1（即从5 mm×0.5 mm变化到5 mm×5 mm）。编写循环算法并计算，得到离子在不同尺寸比例下的运动范围与对应尺寸的比例关系，如表1所示。在尺寸为5 mm×0.5 mm、5 mm×1 mm时，Max（y）/y0>1，即离子运动超出了离子阱的范围，故这种设计是不正确的。在尺寸为5 mm×1.5 mm～5 mm ×5 mm时，离子的运动范围都在离子阱内，都是稳定的。但是，离子运动的范围各不相同，当运动范围最小时稳定性最好。使用x、y方向运动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，表征离子运动的稳定性。由表1得出，在尺寸为5 mm×3.5 mm时，上式的值最小，能够得到最好的稳定性。
从图2可见，在不同电压下，矩形离子阱极板的尺寸比约为1∶0.7到1∶0.8时，离子的运动幅度最小，离子最稳定，此时离子阱的尺寸最优。所以，矩形离子阱的长宽比应为1∶0.7或1∶0.8，才能保证最优的离子捕获及束缚效果。
4结果与讨论
根据优化条件，设计加工了尺寸为10 mm × 7 mm × 40 mm的矩形离子阱，并进行了实验。实验装置如图3。实验采用紫外灯源（德国贺利氏特种光源）作为离子源，其极化能量为10.6 eV，波长为116.5 nm[12]。使用乙醇（C2H5OH，m/z=46）为样品，挥发出来的乙醇气体和载气（氮气）[TS（][HT5”SS]图3矩形离子阱测试实验装置示意
Fig.3Facilities for the experiment of rectilinear ion trap[HT5][TS）]
混合后成为样品混合气体。样品混合气体中的乙醇通过紫外灯源时被离子化。紫外灯源的极化电压为1.5 V，混合气体流速为0.8 L/min。
真空系统使用德国Pfeiffer的Hicube80E真空泵组，真空腔为自制。使用夹管阀[2]（意大利SIRAI公司）实现样品的进样。夹管阀关闭时，真空腔内部的气压约为4×10
使用法拉第筒作为检测器进行检测，法拉第筒检测器连接微电流检测仪（Keithley）。测得的电流信号转化为数据传递至计算机，经计算机处理后得到相应的质谱图。
实验参数及得到的信号如图4所示，其中横坐标是折算后的质荷比，纵坐标为测得的电流值（负模式）。在m/z 45.8左右得到了质谱峰。由于实验中法拉第筒检测器的屏蔽不完善，RF电压在扫描时对测量信号产生了一定的影响，导致了背景信号有略微倾斜。本研究使用的法拉第筒检测器，其灵敏度较低，作为对比的结构未优化的矩形离子阱基本测不到信号。这从侧面证明了仿真优化的效果。从实验结果可知，所设计的矩形离子阱能够正常工作，证明了本文所述方法的实用性和正确性。
5结论
本研究介绍了一种基于数值分析的仿真方法，实现了对矩形离子阱的仿真以及优化设计。使用本方法设计加工了矩形离子阱并进行了实验，得到了乙醇的质谱图，证明了本方法的实用性和正确性。
本方法可以推广到质谱小型化的相关研究中去。质谱的小型化不仅是结构上的等比例缩小，而且涉及到新的结构或方法。本方法可以有效地辅助研究人员完成新结构以及新方法的确立，有很好的应用价值。
基于数值分析的仿真方法是一种探索性的仿真方法，简单易行，便于修改，针对性强，使用循环遍历的方式可一次性对多个不同的参数进行仿真，大大缩短了仿真需要的时间和耗费的精力，特别适用于对未知结构或参数的探索研究。以本方法为基础可开发离子运动仿真软件，有很好的应用前景。
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数值仿真范文6
【关键词】Ansys/Ls-dyna；数值仿真；井巷工程；教学
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
井巷工程是采矿工程专业的主要专业课之一，是研究井巷施工方法和施工技术的综合性课程[1]。课程的特点是理论联系实际，并且有些理论知识还比较难于理解和讲解，比如岩石性质与工程分级里面的动载荷作用下岩石的力学性质以及钻眼爆破中炸药爆炸的相关理论，讲解起来很抽象，也不容易理解。结合本课程多媒体教学的特点，以及对于岩土工程数值模拟软件的学习，利用岩土和结构方面的权威仿真软件Ansys/Ls-dyna对炸药爆炸的过程进行了数值计算。模拟计算主要分析了炸药爆破过程中动应力的演化特征，将抽象的理论用数值模拟的图片、动画等效果显示出来，作为理论教学的重要补充，在教学中起到了很好的辅助作用，这也是工科多媒体教学中的必要元素。
1 井巷工程课程理论教学内容
井巷工程是煤炭行业采矿工程、安全工程等专业重要的专业基础课程，该课程主要内容包括岩石的力学性质与工程分级、钻眼爆破、巷道施工技术等内容。该课程的特点是理论联系实际，掌握好理论基础对学好其他章节内容及施工技术都有很好的指导作用。理论教学内容中有些知识点比较抽象，难于讲解，学生也难于理解，需要通过合理的辅助教学手段提高教学效果。比如在岩石力学性质及其工程分级这一章节里面涉及到在动载荷作用下岩石的力学性质。岩石在动载荷作用下的应力及应变以应力波和应变波的形式显现出来，这个问题很抽象，教师授课讲解和学生的理解都比较抽象。另外对钻眼爆破章节里面涉及到炸药爆炸的特性介绍，也是比较抽象，很难用定量的形式生动形象的描述出来。
目前多媒体教学已经成为工科教学中的主要教学手段[2-5]，它集图、文、音、像、动画等为一体，表现出突出的优越性，当然随着这一技术的发展，对多媒体的制作质量也提出了新的要求[6-7]。由于井巷工程的特点，本课程适合采用多媒体教学，并且对与理论性比较强的章节最好能表达成生动形象的图片和动画等，但单独的爆破方面的图片和视频只能从视觉上和宏观上解释爆炸现象，不能从科学理论的角度讲述爆破的原理，以及炸药爆炸产生的应力波的传播过程。对于这些问题适合采用一些数值模拟软件进行定量的分析，图形结合，便于理解，从而对炸药爆炸特征的理论达到深层次和微观的认识。针对以上问题的分析，结合自己在数值模拟技术中掌握的方法，拟采用Ansys/ls-dyna数值模拟技术的图形及动画结果，作为该教学内容的辅助教学手段。
2 Ansys/Ls-dyna软件功能特点
Ls-Dyna是世界上最著名的显式动力分析有限元程序，可以精确可靠地处理各种非线形问题[8-9]，如碰撞分析、爆炸分析等，对于计算冲击动载荷作用下材料的变形、应力分布以及炸药爆炸过程中应力波的传播特性具有突出的优势，结合Ansys强大的前处理功能，已经在岩土结构等多种领域应用。与该软件对应的有许多出色的前后处理软件，其中LS-PREPOST是LSTC公司开发的专用前后处理软件，该软件对LS-DYNA数值模拟的结果通过图形、动画显示，对模拟结果的有限元网格、实体变形、应力云图能清晰的显示，这对于显示炸药爆破过程中的岩石应力、应变及炸药爆破的特征等十分直接、明确，既有定量的数据，又能生动形象的反映问题。所以Ls-Dyna及其后处理软件能够满足教学中研究动载作用下岩石的应力演化过程及炸药爆炸时的应力波演化过程，即能定性演示，又能定量分析，在相关学科的科研和教学过程中具有重要的应用意义和前景。
现代多媒体教学手段的需要图文结合，即要从宏观上介绍爆炸的现象，又能从理论上分析爆炸特征的科学理论，所以采用本软件数值模拟的结果配合多媒体教学是十分必要的。
3 数值访真技术应用
利用Ls-Dyna模拟炸药在岩土中爆破过程中的力学行为，该问题既分析了岩体在动载荷作用下的应力波和应变波的传播规律，又分析了炸药爆炸过程的特性。具体的条件是在一定深度的岩土中布置一立方体形炸药，模拟采用三维模型，为了计算方便建立1/4模型，但后处理时可整体显示，求解时间3000ms，每5ms输出一个计算数据。
图1 数值模拟模型
这里我们主要分析炸药爆破过程中岩土体中的应力演化过程，图2为炸药爆破后某一剖面上应力的演化过程，限于篇幅只显示部分时刻的应力分布。每一幅图片中左侧是某一个剖面的应力云图表示不同区域的应力分布情况，右侧的数据表示不同颜色代表的应力等级，这样从定量和定性上真实的分析了炸药爆炸后动应力的演化过程和爆炸特性。
从图中看出炸药爆炸后，产生的应力以炸药为激发源，以应力波的形式向周围传播，这样形象的揭示了动载作用下，岩体中的应力变化规律及显现形式，又描述了炸药爆炸的特征。定性和定量的揭示了课程教学中的问题，授课及学生听课都比较容易。当然还要把这些图片通过Gif Movie Gear软件制作成动画图片，表现得更加形象。
4 结论
通过Ansys/Ls-Dyna数值模拟软件对井巷工程中的炸药爆炸科学理论的模拟，以及多媒体教学，取得了较好的效果，具体体现在以下几个方面：
（1）加深了学生对动载应力及炸药爆炸过程中应力的演化过程的理解，结合多媒体教学不但从宏观上定性解释了该现象，而且从微观角度定量分析了科学理论，加深了理解的深度，也便于授课讲解。
（2）提高了学生对专业课的兴趣，不但对本课程增加了兴趣，而且对相关的领域，比如数值模拟软件，提高了对科学知识追求的信心，并对后期深造起到了启发意义。
（3）数值模拟软件主要是在科研中运用，也是科研与教学结合的应用，同时也提高了教师教学中对不同学科知识学习，拓展视野，同时增强责任感。
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