爆炸荷载作用下多层道面体系动力响应的三维数值模拟

为解决现场爆炸试验成本较高且无法系统研究各层材料对多层道面结构抗爆性能影响的问题,采用LSDYNA软件对爆炸荷载作用下多层道面体系的动态响应进行了三维数值模拟.采用混凝土损伤材料模型模拟多层道面体系中混凝土类材料的动力特性.通过室内动力和静力实验,对材料模型的主要参数进行验证和确定,包括界面特性和各层材料的动力增长因数.根据多层道面体系的现场爆炸试验结果,通过比较其破坏形式、炸坑直径、加速度以及压力值对该数值模型进行了校核和验证.研究结果表明:提出的考虑界面性能和动力增长因数的三维数值模型能够较准确地模拟多层道面体系在爆炸荷载下的真实特性,且验证后的模型可进一步应用于研究不同因素对新型多层道面体系在不同爆炸荷载作用下抗爆性能的影响.     

防爆墙设置对单层球面网壳结构抗爆性能的影响

为获得防爆墙设置下大跨网壳结构的抗爆性能,采用ANSYS/LS-DYNA分析软件,首先对设置防爆墙时爆炸冲击波的传播规律进行了有限元模拟和试验结果验证,从而确定流固耦合算法数值模拟的适用性;建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉和屋面板的40 m跨度K8型单层球面网壳在外部爆炸荷载作用下的精细化有限元模型,提取结构在设置防爆墙时的动力响应结果,考察了防爆墙高度、位置和网壳矢跨比对结构动力响应的影响程度,总结了防爆墙及结构参数对冲击波绕流效应及冲击波在防爆墙与建筑物间反射效应的影响规律,提出存在"防爆墙危险高度"情况并给出具体数值,为指导大跨网壳结构合理的抗爆防御设计提供参考依据.     

强动载作用下钢筋混凝土梁破坏模式的有限元分析

在爆炸、冲击等强动载作用下,钢筋混凝土结构可能发生弯曲、弯剪和直剪破坏.为了准确地预测和模拟钢筋混凝土梁在强动载作用下的动力响应和破坏形态,本文运用ABAQUS有限元计算软件结合混凝土脆性开裂模型对强动载作用下的钢筋混凝土试验梁的整体响应以及一系列破坏形态进行了数值模拟,并将模拟结果与试验进行了对比分析.研究结果表明,本文所采用的数值模拟方法能较好地预测和模拟强动载作用下钢筋混凝土构件的整体动力响应以及相应的直剪、弯曲和弯剪破坏等一系列破坏形态.     

爆炸冲击波在钢管混凝土柱表面压力分布试验研究及数值模拟

为了解决爆炸荷载下钢管混凝土柱表面冲击波压力实际分布和数值模拟存在偏差的问题,通过开展钢管混凝土柱爆炸试验,研究冲击波在钢管混凝土柱表面的压力分布,并结合试验建立爆炸荷载下钢管混凝土柱有限元模型,分析不同空气和炸药网格尺寸对冲击波传播及数值分析结果的影响.结果表明:在折合距离为1.1 m/kg1/3试验条件的爆炸荷载作用下,柱顶与柱底的约束条件良好,柱产生的变形属于弹性变形;考察冲击波对构件的损伤程度,应综合考量峰值压力与正压冲量两者的作用效应;不同空气和炸药网格尺寸对爆炸冲击波的压力峰值及压力时程曲线均有较大影响;数值模拟值与试验实测值的误差随着网格尺寸的减小而降低.综合考察数值分析结果与实测值吻合程度,最终确定:空气和炸药网格尺寸为20 mm,符合折合距离不小于1.1 m/kg1/3试验条件下的爆炸数值模拟要求.     

爆炸荷载作用下部分埋置结构响应的数值模拟方法

为了比较不同的数值模拟方法进行动力响应分析的优缺点,采用爆腔内壁施加经验压力和高爆炸药材料模型(ALE算法)模拟爆炸荷载,分析了部分埋置结构的动力响应．结果表明:爆腔内壁施加经验压力时程模拟爆炸荷载的方法与Lagrangian算法模拟爆炸荷载的方法所得的数值结果相近,但其计算精度低于ALE算法, Lagrangian算法和ALE算法相比,所需计算工作量较少,爆腔内壁施加经验压力模拟爆炸荷载的方法在实用性上具有一定的优势．     

基于聚能随进技术的冰凌爆破数值模拟及试验研究

基于聚能随进破冰器及LS-DYNA数值模拟技术,研究了给定量炸药在水下不同装药深度爆炸时水体表面20 cm厚的冰体的破坏特征,分析了冰面、冰内爆炸与冰下爆炸的结果,可知冰下爆炸的效果要比冰面及冰内爆炸的效果好得多,并将数值模拟结果与现场试验结果进行了对比,验证了数值模拟的可靠性.研究结果对基于聚能随进技术的破冰器材的型号研发系列化有很好的指导意义.     

爆炸荷载作用下RC梁不同折合距离破坏的数值模拟

梁在爆炸冲击荷载作用下的响应分析是典型的动力学问题,爆炸冲击荷载持续时间短,冲击波在构件中传播迅速,对构件的局部破坏非常严重,因此对结构物的抗爆性能研究意义重大.本文利用有限元动力分析软件LS-DYNA建立RC梁模型,对RC梁在爆炸荷载作用下不同折合距离的动力响应进行了数值模拟分析,为将来的实际工程应用提供理论依据.     

钢箱梁抗爆试验中冲击波超压测试方法研究

为了测定钢箱梁抗爆试验中冲击波超压值的大小,同时保证试验中传感器的安全及测量数据的准确性,采用了偏离炸药起爆点的超压测试方法,并通过误差分析,在经典理论公式的基础上,得到考虑钢箱梁变形破坏的冲击波超压反射系数为1.65,由该反射系数计算的超压理论计算值与实测值吻合度较好,最大误差不超过10%.同时对试验冲击波超压值进行了数值模拟,通过数值模拟验证了炸药参数的合理性,为今后研究钢箱梁爆炸动力响应与爆炸威力之间的关系提供了基础.     

爆炸荷载的数值模拟及近爆作用钢筋混凝土板的动力响应

采用AUTODYN软件对自由空气中爆炸荷载进行了数值模拟,分析了空气网格尺寸和求解算法对爆炸荷载模拟结果的影响,并与经验预测和TM5-1000值进行了比较分析.研究结果表明,空气单元网格尺寸对爆炸冲击波峰值超压有着显著的影响,对冲量也有一定的影响;Euler-FCT算法较Euler-G算法提高了爆炸荷载的模拟精度,通过增加装药量,可以得到与实际值较吻合的模拟结果.同时采用流固耦合数值模拟方法进行了近爆作用下钢筋混凝土板的动力响应分析,较合理地展现了钢筋混凝土板从混凝土开裂、碎片形成、部分钢筋屈服到板局部震塌破坏的动态演变过程.     

爆破地震的数值模拟及爆破振动规律分析

在LS-DYNA软件框架内,建立了适合土体爆炸动力分析的实用模型,对某利用微差爆破诱发人工地震的原位试验进行了数值模拟,结果表明,计算得到的地表加速度时程与实测值比较吻合.因此,可预先利用数值手段对为爆破试验方案提供指导,对爆破地震结果进行预测.在此基础上,分析了地层中的爆破振动规律,表明自炸药的埋深向上,随着深度的减小、爆心距的增加,爆破水平向加速度幅值和速度幅值逐渐减小,而竖直向加速度幅值和速度幅值则呈现先增大,后减小,到了近地表自由面又基本维持稳定的趋势.数值结果丰富了爆破地震的研究,为微差爆破模拟天然地震、并以此来研究土体地震动力响应提供了经济、简便而实用的方法.