爆炸荷载下钢结构的毁伤效应数值仿真

摘要

本文采用数值方法模拟了钢结构构件和钢结构框架在爆炸荷载作用下的毁伤效应，得到了结构毁伤和倒塌的相关规律。主要研究内容和研究结果如下: (1)数值模拟了爆炸荷载下工字钢构件的毁伤效应，分析了腹板中心、翼缘和腹板与翼缘连接处的毁伤应变和位移变形。 (2)数值模拟了不同炸药距离下爆炸荷载下工字钢构件的毁伤破坏形态，比较了不同炸药距离对工字钢构件的毁伤破坏过程、压力时程曲线和位移时程曲线的影响。 (3)数值模拟了腹板和翼缘厚度对爆炸荷载下的工字钢构件的毁伤效应影响，比较了了四种不同厚度时工字钢构件的毁伤过程。 (4)数值模拟了8层钢结构框架在爆炸荷载下的毁伤效应，分别对框架一层、框架中部及顶层毁伤和动力效应进行研究分析。得到了梁柱节点三个方向的位移和速度时程曲线。 (5)数值模拟了8层钢结构框架在爆炸荷载下的倒塌过程，着重分析倒塌1.2s内钢结构框架的倒塌效应，得到了顶层梁柱节点位移和速度时程曲线，以分析结构倒塌时的动力响应。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景与研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1爆炸荷载及冲击波研究现状

1．2．2不同构件的毁伤效应研究现状

1．2．3整体结构的毁伤效应研究现状

1．3本文的研究内容和研究方法

1．3．1本文的研究内容

1．3．2本文的研究方法

2爆炸作用与LSDYNA数值仿真模拟

2．1引言

2．2炸药的起爆机理

2．3爆炸冲击波的形成与传播

2．4爆炸冲击波传播规律影响因素

2．4．1冲击波超压峰值

2．4．2正压作用时间

2．5 LS-DYNA软件及keywords文件处理

2．5．1 LS-DYNA软件介绍

2．5．2 Keywords文件相关信息

2．5．3 Keywords文件生成及修改

2．5．4 Keywords重启动应用

2．6本章小结

3爆炸荷载下工字钢构件的毁伤效应分析

3．1引言

3．2有限元模型

3．3材料本构模型及状态方程

3．4近距离爆炸对工字钢构件的毁伤效应分析

3．4．1计算工况

3．4．2工字钢构件毁伤过程分析

3．4．3工字钢毁伤应变分析

3．4．4工字钢毁伤位移变形分析

3．5本章小结

4爆炸荷载下工字钢构件的毁伤效应影响因素分析

4．1引言

4．2炸药距离对工字钢构件的毁伤效应的影响

4．2．1计算工况

4．2．2毁伤破坏过程

4．2．3压力时程分析

4．2．4位移时程分析

4．3腹板及翼缘厚度对工字钢构件的毁伤效应影响

4．3．1计算工况

4．3．2毁伤破坏过程

4．3．3压力时程分析

4．4本章小结

5爆炸荷载下高层钢结构框架毁伤倒塌效应

5．1引言

5．2有限元模型

5．2．1模型尺寸

5．2．2计算方法

5．3钢结构框架的毁伤破坏分析

5．3．1框架一层毁伤过程

5．3．2框架一层动力响应分析

5．3．3框架中部及顶部毁伤及动力响应

5．4框架整体倒塌动力响应分析

5．4．1倒塌毁伤过程

5．4．2位移和速度时程分析

5．5本章小结

6结论与展望

6．1结论

6．2展望

致谢

参考文献

附录