爆炸荷载作用下大跨度空间格构式拱结构动力响应

摘要

近年来，恐怖袭击事件在全世界范围蔓延。恐怖袭击不仅造成了大量人员伤亡和经济财产损失，还严重威胁了社会的安定。大跨度空间结构外形大方美观，经济实用，多应用于人员密集的重要建筑。目前，对于大跨空间结构在爆炸荷载作用下的研究相对较少，因此研究大跨度空间结构在爆炸荷载作用下的动力响应研究具有重要的现实意义。
　　本文首先运用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，采用流固耦合算法，研究了无限空气域中爆炸冲击波的传播过程，提取了数值模拟的峰值超压，与经验公式计算的峰值超压值进行了对比分析，证明了数值模拟的可靠性。运用有限元分析软件 ANSYS/LS-DYNA建立了跨度为40m的大跨度空间格构式结构的二分之一模型。研究了不同炸药比例距离的爆炸荷载作用下结构各部分的变形及动力响应情况。最后，研究了约束条件，杆件尺寸，屋面板等参数对结构的动力响应的影响。研究了屋面板不同开洞面积和不同开洞位置情况下结构的动力响应情况。
　　通过理论分析与数值模拟，得出以下结论：（1）选取合适的有限元模型、材料模型，运用流固耦合的方法能够准确地模拟爆炸荷载作用下结构的动力响应。（2）在爆炸荷载作用下，屋面板的破坏程度随着炸药比例距离的减小而增加。檩条和格构式拱的变形随着炸药比例距离的减小而增加，随后由于屋面板破坏起到泄爆作用，变形逐渐减小。（3）采用固定支座时，能够有效减小大跨度空间格构式拱结构的变形。增加格构式拱杆件尺寸，对屋面板的塑性变形没有影响，但能有效减小格构式拱的变形。在较小的炸药比例距离，增加屋面板厚度，会提高结构的响应程度。（4）在屋面板开洞能有效地起到泄爆作用。在屋面板中心开洞，能够卸掉更多的爆炸荷载，减小格构式拱结构的变形。

目录

1绪论

1.1课题背景

1.2研究现状

1.3本文主要研究内容和方法

2爆炸理论及爆炸冲击波的模拟

2.1引言

2.2爆炸基本特点

2.3爆炸数值的模拟方法

2.4有限元概述

2.5空气和炸药材料模型

2.6 TNT炸药的经验公式

2.7爆炸冲击波的模拟

2.8本章小结

3大跨度空间格构式拱结构在爆炸荷载作用下的动力响应

3.1引言

3.2数值模拟

3.3不同比例距离下结构的动力响应

3.4本章小结

4动力响应影响参数分析与屋面板泄爆研究

4.1引言

4.2影响因素分析

4.3屋面板泄爆的参数分析

4.4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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