典型结构内部爆炸波的传播规律与超压荷载模型

论文摘要

自“9.11”事件以来,接连不断的爆炸恐怖袭击事件严重地影响了相关国家的经济发展和社会稳定。为了研究内部爆炸时结构的动力响应,首先需要确定爆炸冲击荷载的分布,因此,研究结构内部爆炸产生的超压荷载模型对于结构的设计、施工和抗爆研究都具有重要意义和实用价值。本文以流体动力学和爆炸力学为理论基础,利用AUTODYN软件,采用Euler方法,针对结构发生内部爆炸时的复杂情况,研究爆炸波在结构内部的传播规律及其对结构产生的超压荷载,主要工作包括以下三个方面:(1)建立了2个相同的模型,其中一个为全封闭,另一个考虑空洞效应对爆炸波传播的影响。通过对2个模型的数值模拟,比较两种情况下爆炸波的传播及超压荷载的分布情况,分析和阐述了空洞效应对爆炸波传播的影响。(2)建立了一个典型结构的计算模型,对该典型结构内的各种爆炸情况进行了详细的数值模拟,得到了此种结构发生内部爆炸时所受超压荷载和瞬态冲量的数据库。(3)通过对数据库中大量的数值模拟结果进行比较和分析,建立了一套可以供设计人员参考的荷载模型,总结了荷载分布的规律。通过文本研究,得到如下的结论:在结构内部封闭环境下,由于四周墙体的反射爆炸波增强;是否考虑空洞效应,对洞口位置处所受爆炸波冲击荷载最大值影响较大;在爆炸波不需反射、折射就能直接到达的位置,空洞效应对该位置的最大超压荷载影响不大;墙体连接处附近爆炸超压荷载的最大值为其他位置的2倍左右、瞬态冲量比其他位置超出30%左右;比例距离、比例半径等参数对爆炸波产生的超压荷载有着重要的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及现状
• 1.2 爆炸波的传播规律
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第二章 冲击波与爆炸波
• 2.1 冲击波
• 2.2 爆炸波
• 2.3 本章小结
• 第三章 空洞效应对爆炸波传播的影响
• 3.1 AUTODYN 软件和爆炸分析方法
• 3.2 空洞效应对爆炸波传播及超压荷载的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 典型结构内部爆炸波的传播与超压荷载
• 4.1 模型建立与计算分析
• 4.2 墙体所受的超压峰值与冲量
• 4.3 本章小结
• 第五章 内部爆炸下结构的超压荷载模型
• 5.1 超压荷载几何模型的引入
• 5.2 超压荷载模型的建立
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢