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振动与冲击 2022年第1期41卷 24-30页

作者：陈胜黄鹏顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

通过试验和有限元数值模拟的方法研究风致飞掷物对建筑浮法玻璃的冲击破坏效应。首先进行钢球冲击浮法玻璃面板的破坏试验,然后基于LS-DYNA建立与试验对应的飞掷物冲击浮法玻璃有限元模型,并通过对比试验和数值模拟的结果验证有限元模... 详细信息

通过试验和有限元数值模拟的方法研究风致飞掷物对建筑浮法玻璃的冲击破坏效应。首先进行钢球冲击浮法玻璃面板的破坏试验,然后基于LS-DYNA建立与试验对应的飞掷物冲击浮法玻璃有限元模型,并通过对比试验和数值模拟的结果验证有限元模型的可靠性。最后基于验证后的有限元模型,以板状飞掷物为代表,研究风致飞掷物的冲击位置、冲击姿态和外形等特性对其冲击效应的影响。结果表明,建筑浮法玻璃在风灾中非常容易受到飞掷物的冲击而破坏。采用JH-2作为浮法玻璃的本构模型并以SIGP1=75 MPa作为失效准则,能够较准确地模拟浮法玻璃在冲击荷载下的破坏特性。板状飞掷物的冲击位置对其冲击效应影响不大,但其冲击姿态和边厚比对冲击效应有较大的影响。

关键词：风致飞掷物浮法玻璃冲击破坏数值模拟

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龙卷风致飞掷物分布特征与简化理论的数值仿真研究

龙卷风致飞掷物分布特征与简化理论的数值仿真研究

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作者：曹益文华中科技大学

学位级别：硕士

随着全球气候的恶化,极端气候加剧使得龙卷风等极端自然灾害受到社会的广泛关注。龙卷风灾害导致的建筑破坏主要由其大风速、大压力梯度及其拾起并携带的飞掷物造成。随着观测技术、风洞实验及数值模拟技术的发展,龙卷风的流场结构得到... 详细信息

随着全球气候的恶化,极端气候加剧使得龙卷风等极端自然灾害受到社会的广泛关注。龙卷风灾害导致的建筑破坏主要由其大风速、大压力梯度及其拾起并携带的飞掷物造成。随着观测技术、风洞实验及数值模拟技术的发展,龙卷风的流场结构得到了系统的研究,但受限于观测手段及实验条件,龙卷风致灾的第三个因素,即其所携带的飞掷物造成的破坏鲜有研究。龙卷风中强大的湍流作用会影响飞掷物的运动已成共识,但其如何影响以及如何考虑龙卷风中的湍流作用仍不明确。为了分析龙卷风下飞掷物的分布特征,本文首先基于大涡模拟(LES)和拉格朗日粒子追踪法(LPT)的单向耦合,实现了考虑龙卷风湍流作用的飞掷物数值模拟方法。并以此方法研究了不同飞掷物尺寸、不同释放高度及不同涡流比的龙卷风对飞掷物分布特征的影响。最后,为了简化数值计算方法,应用GPU硬件加速充分利用LPT方法的并行特性,提出了四种通过龙卷风流场的统计量生成瞬时风场进行飞掷物数值模拟的方法,并对比耦合方法研究了其对飞掷物分布特征计算的准确性。研究发现,无论飞掷物尺寸、释放高度及涡流比如何变化,飞掷物均难以进入龙卷风核心区域内,且龙卷风核心边界处飞掷物的切向速度总大于平均切向风速,是造成龙卷风观测数据与实验数据差异的原因之一。此外,通过正态随机分布法生成的瞬时风场可以得到飞掷物的集度及切向速度分布特征近乎准确的预测。

关键词：龙卷风风致飞掷物分布特征大涡模拟拉格朗日粒子追踪法

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