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钢筋混凝土板抗爆分析的改进等效单自由度方法研究

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钢筋混凝土板抗爆分析的改进等效单自由度方法研究

作者：王子儒天津大学

学位级别：硕士

世界各地恐怖或意外爆炸事件常有发生,爆炸不仅直接造成人员伤亡,还会引起建筑破坏甚至连续倒塌,造成更为严重的灾害。钢筋混凝土板作为钢筋混凝土结构的主要受力构件,受荷面积大,在爆炸荷载作用下易发生破坏。因此,对钢筋混凝土板进行... 详细信息

世界各地恐怖或意外爆炸事件常有发生,爆炸不仅直接造成人员伤亡,还会引起建筑破坏甚至连续倒塌,造成更为严重的灾害。钢筋混凝土板作为钢筋混凝土结构的主要受力构件,受荷面积大,在爆炸荷载作用下易发生破坏。因此,对钢筋混凝土板进行抗爆分析,对提高建筑抗爆防护能力具有重要意义。本文深入研究了爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的单双向受力特性,建立了钢筋混凝土板抗爆分析的改进等效单自由度方法,进一步开展了爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的损伤评估。主要研究工作和成果如下:(1)运用LS-DYNA软件,建立了爆炸荷载作用下钢筋混凝土板损伤破坏的数值模型,通过对已有爆炸试验结果的模拟,验证了数值模型的正确性。对比研究了爆炸荷载作用下不同边长比(长边与短边的边长之比)四边固支钢筋混凝土板的破坏形态以及短边剪力和弯矩占比,揭示了爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的单双向受力特性。结果表明,当边长比大于等于5时,钢筋混凝土板可作为单向板进行抗爆分析;当边长比小于5时,宜作为双向板进行抗爆分析。(2)在传统等效单自由度方法基础上,同时考虑爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的直剪和弯曲等破坏模式,以及材料的应变率效应,建立了爆炸荷载作用下四边固支单、双向钢筋混凝土板动态响应分析的改进等效单自由度方法,并将改进方法的分析结果与数值模拟结果以及传统方法分析结果进行对比,验证了改进方法的有效性。(3)基于改进等效单自由度方法,系统研究了不同爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的动态响应规律和破坏模式,给出了表征爆炸荷载作用下钢筋混凝土板不同损伤程度的破坏准则,建立了同时考虑直剪破坏与弯曲破坏模式的钢筋混凝土板的-曲线,可用于爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的损伤评估。

关键词：钢筋混凝土板抗爆分析改进等效单自由度方法破坏模式损伤评估

钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法

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建筑结构学报 2019年第10期40卷 8-16页

作者：师燕超张浩李忠献天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁式构件可能会出现多种破坏模式,主要有弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏等。现有结构构件抗爆分析方法主要考虑爆炸荷载下结构构件的弯曲破坏,对直剪破坏和弯剪联合破坏研究较少,尤其缺少快速准确的抗爆分... 详细信息

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁式构件可能会出现多种破坏模式,主要有弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏等。现有结构构件抗爆分析方法主要考虑爆炸荷载下结构构件的弯曲破坏,对直剪破坏和弯剪联合破坏研究较少,尤其缺少快速准确的抗爆分析方法。基于等效单自由度模型理论,改进了钢筋混凝土梁抗爆分析的直剪单自由度方法,提出了直剪、弯剪联合破坏的判定准则,给出了两种破坏模式下钢筋混凝土梁动态响应的计算方法。进一步考虑爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏,提出钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法,并给出了其分析步骤。该方法可以直接评估爆炸荷载下钢筋混凝土梁式构件的破坏模式,并计算其动态响应。通过有限元软件LSDYNA数值模拟了不同爆炸工况下钢筋混凝土梁式构件的动态响应和破坏模式,与改进的等效单自由度方法的计算结果进行了对比,验证了提出的改进等效单自由度分析方法的正确性。

关键词：钢筋混凝土梁爆炸荷载等效单自由度法抗爆分析破坏模式破坏准则

一种泡沫浮球式海上拦阻系统的抗爆抗冲击性能分析

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一种泡沫浮球式海上拦阻系统的抗爆抗冲击性能分析

作者：刘泽平哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本文研究的海上拦阻系统旨在预防大吨位船舶的低速碰撞、拦截高速小型水上载具突防以及阻止敌人携爆炸物来犯,此系统作为一种安全防护装置还可布设在危险区域、事故多发区、港口及重要海洋设施周围,用以防范海上事故的发生。本文使用有... 详细信息

本文研究的海上拦阻系统旨在预防大吨位船舶的低速碰撞、拦截高速小型水上载具突防以及阻止敌人携爆炸物来犯,此系统作为一种安全防护装置还可布设在危险区域、事故多发区、港口及重要海洋设施周围,用以防范海上事故的发生。本文使用有限元计算软件ANSYS/LS-DYNA中的任意拉格朗日-欧拉方法对一款泡沫浮球式海上拦阻系统的抗爆性能与抗冲击性能分别进行了流固耦合模拟和分析。在抗爆性能分析方面,首先对所用数值模型与模型的网格无关性进行验证,并对近水面水上和水下爆炸两种情况进行基于起爆距离和装药当量的工况设置。进一步地,对所监测浮球在沿系统对称轴方向和垂向的位移与速度变化、所监测浮球能量变化、所监测缆绳的张力与内能变化、包覆与芯轴的应力分布进行研究;从而分析不同起爆距离和装药当量对拦阻系统响应的影响、系统在不同状态下的吸能效果、拦阻系统在所处工况下是否有系统破断的风险以及系统结构的受损程度。最后,得出结论,第一:近水面水上爆炸中,监测浮球沿系统对称轴方向和垂向位移仅在起爆的瞬时内随爆距的增大而减小;第二:近水面水上爆炸中500kg TNT炸药6m起爆为危险工况;第三:近水面水下爆炸中,监测浮球沿系统对称轴方向位移峰值和垂向位移峰值随着装药当量的增大而增大;第四:近水面水下爆炸中500kg TNT炸药6m起爆为危险工况。在抗冲击性能分析方面,首先比较在有和无拦阻刺情况下小艇撞击系统的降速区别,以证明拦阻刺有助于提高系统拦阻效果,继而基于撞击位置、角度和小艇速度、质量对一款带拦阻刺的海上拦阻系统进行分析。进一步地,对小艇与所监测浮球在沿系统对称轴方向和垂向的位移与速度、所监测缆绳的张力、浮球包覆与芯轴的应力分布进行研究;从而分析不同的工况设定对于小艇降速效果以及拦阻系统响应的影响、系统在不同冲击状态下破断的可能性、系统结构强度设计的合理性。最后,得出结论,第一:撞击位置越偏离浮球中部靠近中间缆绳,小艇的降速比例越大;第二:小艇上爬程度会因夹角的产生而下降,但上爬抑制程度不随夹角的增大而增大;第三:随着艇速的增加,碰撞力撞击方向峰值越大、波峰宽度越大且峰值出现时间越早;第四:船重增大吃水增大会抑制小艇撞击方向的位移,但抑制效果并不严格随艇重的增加而增大。

关键词：海上拦阻系统任意拉格朗日-欧拉方法抗爆分析抗冲击分析运动响应

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爆破荷载作用下隧道的动态响应与抗爆分析

浙江大学学报（工学版） 2004年第2期38卷 204-209页

作者：刘国华王振宇浙江大学建筑工程学院浙江杭州310027

超近距离爆破会对已有隧道造成不利的影响,是亟待解决的工程实际问题.基于爆破动力分析和加权双剪强度准则,提出了邻近爆破安全评估和爆破方案优选方法.由于隧道的形状、岩性及其初始应力状态的不同,结构不同部位的动态响应有较大的差别... 详细信息

超近距离爆破会对已有隧道造成不利的影响,是亟待解决的工程实际问题.基于爆破动力分析和加权双剪强度准则,提出了邻近爆破安全评估和爆破方案优选方法.由于隧道的形状、岩性及其初始应力状态的不同,结构不同部位的动态响应有较大的差别,应分别评价其危险性.借助爆破荷载作用下隧道的动力分析,不仅可以得到隧道的动态响应历程和频谱特征,而且为动静应力场联合分析和安全性判断提供了依据.工程实例应用表明,根据上述理论和分析方法所制定的控制爆破方案能够取得良好的效果.

关键词：爆破荷载隧道动态响应抗爆分析加权双剪强度准则

新建kt/a甲胺装置机柜间之爆炸安全性评估

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中氮肥 2024年第4期 53-56页

作者：李丁安阳化学工业集团有限责任公司河南安阳455133

安阳化学工业集团有限责任公司拟新建1套100 kt/a甲胺装置(位于原厂区内),其机柜间爆炸安全性评估需考虑现有生产装置、储存设施及新建甲胺装置对其的影响。为此,对各在运生产装置(主要是30 kt/a甲胺/DMF装置、60 kt/a甲胺/DMF装置)和新... 详细信息

安阳化学工业集团有限责任公司拟新建1套100 kt/a甲胺装置(位于原厂区内),其机柜间爆炸安全性评估需考虑现有生产装置、储存设施及新建甲胺装置对其的影响。为此,对各在运生产装置(主要是30 kt/a甲胺/DMF装置、60 kt/a甲胺/DMF装置)和新建100 kt/a甲胺装置的危险源进行识别,确定泄漏单元,并对泄漏单元可能发生的失效场景采用多能法进行蒸气云爆炸的事故后果模拟,基于最大可信事故场景,利用PHAST软件进行分析,确定了新建机柜间受到的最大冲击波超压(95.40 kPa)及正压作用时间(41.2 ms),可为新建机柜间抗爆设计提供一些参考。

关键词：建筑物抗爆设计甲胺装置机柜间爆炸风险及有害因素辨识多能法蒸气云爆炸模拟抗爆分析评估结果冲击波超压

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地下防护结构的抗爆分析

机场工程 1989年第4期 60-74页

作者： Weidl.,P 武传源

基于ANSYS/LS-DYNA舱体抗爆炸分析

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舰船防化 2014年第1期 23-28页

作者：韩志强王成伟高彦宁中国船舶重工集团公司第七一八研究所

瓦斯爆炸产生的强大的爆炸冲击波会使救生舱板壳结构发生一定程度的塑性变形,甚至发生倾倒和扭曲,破坏严重时将失去保护作用。通过ANSYS/LS-DYNA对舱体结构进行了抗爆分析,为救生舱结构设计提供了有利支持。

关键词： ANSYS/LS-DYNA 抗爆分析

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某化工项目中控室抗爆分析

石油石化物资采购 2021年第22期 10-12页

作者：武光兴上海中智项目外包咨询有限公司

计算危险物品在生产、储存及使用过程中由于发生爆炸而产生的冲击波对公司现有中控室的影响,计算爆炸冲击波和距离的关系,为企业中控室设计建设提供参考依据。

关键词：中控室抗爆分析

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爆炸荷载下盾构管片的动力响应分析

振动与冲击 2014年第5期33卷 120-124,154页

作者：刘扬宋春明卢浩解放军理工大学国防工程学院南京210007

在综合国内外有关隧道抗爆理论和方法的基础上,忽略管片的变形,将管片假设为刚体,提出了一种爆炸荷载作用下管片结构动力分析的简化计算方法,该方法能模拟管片与管片之间、管片与螺栓间以及地基与结构间的相互作用。随后利用该方法对南... 详细信息

在综合国内外有关隧道抗爆理论和方法的基础上,忽略管片的变形,将管片假设为刚体,提出了一种爆炸荷载作用下管片结构动力分析的简化计算方法,该方法能模拟管片与管片之间、管片与螺栓间以及地基与结构间的相互作用。随后利用该方法对南京地铁进行了抗爆动力响应分析,得到了隧道的位移和速度时程曲线,研究了管片参数变化对结构动力响应的影响。计算结果表明,简化计算方法能准确反映隧道管片结构在爆炸荷载作用下的动力响应,是一个简便实用的计算方法,所得结果可为管片结构抗爆设计提供一定的参考。

关键词：爆炸荷载盾构隧道抗爆分析简化计算