障碍物体形对爆炸波传播的影响

论文摘要

随着恐怖主义的蔓延,炸药越来越多地被恐怖分子所利用,恐怖爆炸活动对国际社会的和平与安宁造成了巨大威胁,成为危害国家安全和社会稳定的毒瘤。本文针对爆炸冲击波的传播规律进行数值模拟研究,为后面的研究工作奠定基础。通过数值模拟,本文在总结已有研究成果的基础之上,主要进行了如下方面的研究:（1）利用LS-DYNA软件模拟了爆炸发生后在四种不同体形的障碍物简化模型的影响下,爆炸冲击波传播的规律,包括爆炸冲击波的产生、发展过程,重点分析了四种模型在反射和环流绕射作用上不同,定性地分析了障碍物体形对爆炸冲击波的反射、绕射作用的影响。（2）在四种模型上选取不同位置处特征点的爆炸冲击波超压时程曲线,对比分析不同障碍物模型不同位置处,爆炸冲击波在遇到障碍物发生反射、绕射作用后,其超压峰值的变化规律,以及反射波超压值变化的规律,定量地分析了爆炸冲击波受障碍物体形影响后的结果。（3）改变四种障碍物模型的刚度,分析爆炸冲击波在障碍物体形和障碍物刚度耦合作用的影响下,不同障碍物模型上各特征点的位移时程曲线的变化规律,得出障碍物模型在爆炸冲击波作用下位移响应的特性。（4）在前面研究成果的基础上,创造性地提出了在建筑防爆概念设计中建筑体形设计的原则方法,并建议在建筑总体方案设计阶段,建筑设计师和结构工程师应该共同研究确定建筑方案。最后,在全面总结论文工作的基础上,提出本课题尚待深入研究的若干问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究工作
• 第二章 爆炸冲击波理论及ALE 数值算法
• 2.1 爆炸的定义和问题类型
• 2.1.1 内部问题
• 2.1.2 外部问题
• 2.1.3 混和问题
• 2.2 空中爆炸理论
• 2.2.1 爆炸波的形成
• 2.2.2 爆炸波的反射
• 2.3 ALE数值方法简述
• 第三章 障碍物体形对爆炸冲击波传播规律的影响
• 3.1 数值计算的状态方程和材料模型
• 3.1.1 炸药的材料模型和状态方程
• 3.1.2 空气的状态方程和材料模型
• 3.1.3 刚性材料模型
• 3.2 计算模型
• 3.3 数值模拟结果分析
• 3.3.1 动态显示分析
• 3.3.2 爆炸压力场分析
• 第四章 爆炸波作用下障碍物的位移响应及建筑防爆概念设计
• 4.1 计算模型
• 4.2 水平方向位移分析
• 4.3 建筑防爆概念设计
• 4.3.1 建筑物在爆炸冲击波作用下的破坏作用
• 4.3.2 建筑物体形和结构设计中的防爆概念设计原则
• 4.3.3 建筑防爆概念设计中应该贯彻的设计理念
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 有待研究的问题
• 参考文献
• 致谢