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火箭军工程大学学报 2024年第1期38卷 34-45页

作者：张磊余振鹏于祥敏杜晓庆徐旭上海大学力学与工程科学学院土木工程系

针对大规模爆炸后桥梁结构的毁伤评估问题，以三跨连续钢箱梁为对象，采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）和显式动力学方法，研究了冲击波入射角度与冲击波强度对桥梁结构破坏模式的影响规律，建立了桥梁毁伤程度... 详细信息

针对大规模爆炸后桥梁结构的毁伤评估问题，以三跨连续钢箱梁为对象，采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）和显式动力学方法，研究了冲击波入射角度与冲击波强度对桥梁结构破坏模式的影响规律，建立了桥梁毁伤程度与冲击波特性之间的映射关系。结果表明：通过CFD数值模拟得到的爆炸荷载可以反映冲击波的绕射和消波效应，可以为桥梁结构的抗爆计算提供可靠的爆炸荷载；桥梁的破坏模式与冲击波入射角有关，而桥梁的毁伤程度与冲击波强度有关；入射角度为0°时，桥梁的迎爆面腹板发生局部屈曲，非迎爆面桥墩发生破坏。

关键词：钢箱梁桥远场爆炸动力响应毁伤评估

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远场爆炸荷载下城市立交桥桥墩动力响应分析与毁伤效应评估

远场爆炸荷载下城市立交桥桥墩动力响应分析与毁伤效应评估

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作者：孔维明华南理工大学

学位级别：硕士

桥梁在交通运输中扮演着至关重要的角色。它们作为连接城市、跨越河流、沟谷和建筑物等障碍物的基础设施,一旦遭受破坏将会导致所在公路交通的瘫痪甚至整个交通系统的崩溃。随着城市化的加速,城市立交桥遭受安全事故、恐怖袭击等偶发事... 详细信息

桥梁在交通运输中扮演着至关重要的角色。它们作为连接城市、跨越河流、沟谷和建筑物等障碍物的基础设施,一旦遭受破坏将会导致所在公路交通的瘫痪甚至整个交通系统的崩溃。随着城市化的加速,城市立交桥遭受安全事故、恐怖袭击等偶发事件引起的爆炸荷载的风险不容忽视。作为桥梁结构的关键承重构件,桥墩的损伤失效或破坏可能造成桥梁整体坍塌。因此,研究桥墩在遭受爆炸冲击时的损伤规律和破坏模式具有极其重要的理论意义和工程实用价值。本文以有限元分析软件ANSYS/AUTODYN建立了典型城市立交桥下部桥墩的有限元模型,运用流固耦合的方法研究其在远场爆炸冲击波荷载作用下的动力响应及损伤破坏规律,并基于墩柱的响应特点与破坏模式,建立桥墩构件的快速毁伤评估方法,主要研究成果为:（1）针对远场爆炸荷载爆炸波传播过程的流固耦合模拟空间域过大,计算资源耗费巨大的问题,本文提出了一种基于AUTODYN用户子程序开发的远场爆炸荷载的新型加载方法,与现有的直接起爆和映射方法相比,极大的提高了流固耦合计算效率。建立了典型的单柱墩与双柱墩精细化模型,对材料模型和参数以及本文所使用的数值模拟算法进行了充分的验证。定义了网格比例G(网格最大边长与梁柱的构件直径（圆形截面）或高（方形截面）的比值),经过验证,发现对于梁柱构件G≤0.04时,可以得到较好的模拟结果。（2）基于精细化的混凝土墩柱模型,采用提出的远场爆炸荷载加载方法和流固耦合算法,对墩柱进行远场爆炸荷载下的动力响应进行模拟。冲击角为45°和90°双柱墩的两柱迎爆面反射压力不同,导致其损伤程度存在差别。单柱墩和冲击角为0°和45°的双柱墩容易出现与悬臂梁类似的弯曲破坏模式,而冲击角为90°的双柱墩由于侧阻力的作用,会出现两柱的联合弯曲。单柱墩和冲击角为0°和90°的双柱墩均沿冲击波方向倒塌,而冲击角为45°的双柱墩均沿无侧向力约束方向倒塌。（3）采用基于外观评价与基于剩余承载力评价方法相结合的方法对远场爆炸荷载下墩柱的损伤情况进行了评估,将损伤因子与墩顶最大位移相关联,提高了工程应用效率。在位移相同的情况下,双柱墩的破坏因子随着冲击角的增大而增大。而由于侧向刚度的影响,0°冲击角即为最不利冲击角。（4）绘制了墩柱的P-I图,分析了不同冲击角度远场爆炸荷载下墩柱的损伤规律,当载荷持续时间大于150ms时,等损伤线大致呈水平平行趋势,主要位于准静态区域,这与构件弯曲破坏模式相对应,构件响应对超压峰值更为敏感。研究内容对桥梁结构抗爆设计以及修复具有指导作用。

关键词：桥墩远场爆炸数值模拟流固耦合动力响应损伤评估

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浮动平台在远场爆炸载荷作用下的冲击响应研究

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兵工学报 2010年第S1期31卷 37-40页

作者：蒋国岩金辉王永亮周学滨 91439部队

利用在计算流场的迎爆面直接加载冲击波载荷方法来模拟浮动平台在远场爆炸作用下的冲击响应,该方法弥补了现有有限元仿真软件在远场计算中的不足。把计算结果和试验测量结果进行了对比分析,计算结果与试验值吻合较好。

关键词：浮动平台远场爆炸冲击响应试验仿真计算

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浮动平台在远场爆炸载荷作用下冲击响应研究

浮动平台在远场爆炸载荷作用下冲击响应研究

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第九届全国冲击动力学学术会议

作者：蒋国岩金辉王永亮周学滨 91439部队

利用在计算流场的迎爆面直接加载冲击波载荷方法来模拟浮动平台在远场爆炸作用下的冲击响应,该方法弥补了现有有限元仿真软件在远场计算中的不足,把计算结果和试验测量结果进行了对比分析,计算结果与试验值吻合较好。

关键词：浮动平台远场爆炸冲击响应试验仿真计算

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钢质夹层板上层建筑结构防护性能优化及抗爆试验研究

钢质夹层板上层建筑结构防护性能优化及抗爆试验研究

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作者：柯力江苏科技大学

学位级别：硕士

水面舰船作为各国在海洋领域捍卫主权和对敌作战的主要军事力量,需要应对来自空中打击和水下武器袭击的威胁。因此,对舰船结构防护性能的要求不断提高,开展新式防护结构的设计应用已成为提升舰船生命力和结构安全性的重要途径。而国内... 详细信息

水面舰船作为各国在海洋领域捍卫主权和对敌作战的主要军事力量,需要应对来自空中打击和水下武器袭击的威胁。因此,对舰船结构防护性能的要求不断提高,开展新式防护结构的设计应用已成为提升舰船生命力和结构安全性的重要途径。而国内在钢质夹层板舰船结构方面的研究还处于预研阶段,离实船应用还有一定的距离。要成功实现实船设计应用,必须开展全面系统的研究工作,充分掌握夹层板结构的力学性能、功能特点和防护性能,突破加工建造技术瓶颈等瓶颈问题,这对提高我国舰船结构设计水平、舰船生命力、战斗力具有重要意义。本文依托海装预研项目,以上层建筑为研究对象,对钢质夹层板结构在远场爆炸载荷作用下的防护性能进行优化。基于机器学习方法开发参数化优化算法程序,确定夹层板优化结构尺寸参数,并应用到上层建筑局部结构中;利用优化后的结构开展夹层板空中核爆模型试验研究,分析夹层板结构的动态响应特点,验证仿真分析技术;考虑材料塑性力学行为,分析钢质夹层板结构在远场爆炸平面冲击波作用下的塑性动力响应,建立结构变形的解析预报方法,并确定其适用范围;系统讨论主要爆炸参数和结构参数对夹层板结构抗爆性能的影响规律。具体内容包括:(1)介绍了空中爆炸冲击波的基本理论和冲击波的反射现象,给出了空中爆炸冲击波的计算方法,并梳理了冲击载荷作用下刚塑性材料结构响应的基本理论,为后续研究工作提供了基础。(2)以上层建筑为研究对象,确定了相关替代设计原则和方法,形成了钢质夹层板上层建筑局部结构替代设计方案;明确了优化目标,开发了基于机器学习的结构优化程序,对钢质夹层板结构进行优化计算,确定了较优的夹层板结构尺寸组合。(3)开展了空中远场爆炸模型试验设计,明确了试验目的,介绍了爆炸试验系统,基于优化确定的尺寸参数,充分考虑芯层高度、连接结构的影响,加工制备了钢质夹层板结构模型,在此基础上,设计了加工约束结构并确定了试验方案,为后续爆炸试验提供了技术支撑。(4)开展了空中远场爆炸模型试验,获得了不同强度平面冲击载荷作用下结构的整体损伤变形情况以及关键测点的加速度和动态应变,讨论了芯层高度、连接结构对夹层板防护性能的影响。平面冲击波作用下,夹层板芯层在边界区域变形量较大,在中心区域变量较小。(5)基于爆炸试验压力波数据拟合得到了平面冲击波经验公式,以此为基础,开展了爆炸试验数值仿真分析,与试验结果比较验证了仿真分析技术。分析了钢质夹层板结构在平面冲击波作用下的变形特点,推导得到了结构变形的解析预报方法及其适用范围,并系统讨论了结构损伤变形机理和参数影响规律。

关键词：上层建筑钢质夹层板防护性能结构优化设计远场爆炸平面冲击波爆炸试验

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典型补给油船抗冲击性能研究

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船舶 2012年第1期23卷 33-37页

作者：程晓达曹冬梅尹绪超陈海龙哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

基于通用仿真软件,对某油船进行了远场水下爆炸的动响应分析。研究了药包沿船长方向分布、沿水深分布和不同攻角对船体结构的影响。可以看出,中远场水下爆炸对油船的冲击响应,主要表现为总体响应,局部效应并不明显;爆距对冲击响应有很... 详细信息

基于通用仿真软件,对某油船进行了远场水下爆炸的动响应分析。研究了药包沿船长方向分布、沿水深分布和不同攻角对船体结构的影响。可以看出,中远场水下爆炸对油船的冲击响应,主要表现为总体响应,局部效应并不明显;爆距对冲击响应有很大的影响,而在远场爆炸时攻角对其影响不明显,随着爆距的增加,船体结构响应逐渐减小;武器的毁伤效应对船体外板影响最为显著,随着能量在船体内的传播,到主甲板时迅速衰减。通过进行计算分析得出了一些结论,为油船的设计及建造提供参考。

关键词：远场爆炸油船冲击响应

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