基于ANSYS软件模拟分析爆炸对建筑结构的影响

摘要

随着恐怖主义和地区冲突的进一步加重,加上城市的发展,高层建筑日益增多,对保护建筑结构免受爆炸荷载的影响,保护人们生命安全这个领域的研究也显得越来越重要。
　　 我国的结构荷载规范并没有考虑爆炸冲击等特殊荷载的作用,相关规范也没有对结构的抗爆炸提出针对性的构造要求,所以一旦遇到类似的特殊荷载,结构的安全性能大大的降低,可能造成较大的财产损失和人员伤亡。
　　 本论文首先介绍了爆炸的基本原理以及ANSYS/LS-DYNA软件的功能特点,还用ANSYS/LS-DYNA模拟分析爆炸对三层混凝土框架结构造成的动态影响,并通过改变炸药量、钢筋配筋率、截面大小等参数,分析比较结构的位移、相关的应力,得出了不同情况下炸药爆炸对结构产生具体影响,为今后的抗爆设计及加固提供了初步的理论依据。最后用ANSYS/LS-DYNA程序模拟试验梁在爆炸荷载下的动力响应,并和实验结果进行分析比较,验证了程序建模以及计算方法的合理性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的研究目的和意义

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究意义

1.4 本论文的研究内容、方法及关键技术

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究方法

1.4.3 研究的关键路线

第2章 爆炸作用及相关原理

2.1 引言

2.2 内部问题

2.2.1 质量守恒定律

2.2.2 动量守恒定律

2.2.3 能量守恒定律

2.3 外部问题

2.3.1 超压和动压

2.3.2 波阵面状态参数的关系式

2.3.3 空气介质中的爆炸相似律

2.4 冲击波在物体上的作用

2.4.1 迎波面

2.4.2 背波面

2.4.3 顶盖

第3章 ANSYS/LS-DYNA程序介绍及应用

3.1 ANSYS/LS-DYNA简介

3.2 ANSYS/LS-DYNA在本文中的运行过程

3.3 LS-DYNA接触-碰撞数值计算方法

3.3.1 概述

3.3.2 接触方法介绍

3.3.3 罚函数方法原理介绍

3.3.4 接触-碰撞算法的有限元实现

3.4 ANSYS/LS-DYNA在结构抗爆中的应用

3.4.1 简介

3.4.2 LS-DYNA爆炸分析的方法

3.4.3 LS-DYNA在工程结构抗爆特性研究中的应用

第4章 ANSYS/LS-DYNA模拟分析爆炸对建筑结构的影响

4.1 引言

4.2 建模及参数设置

4.2.1 模型的建立

4.2.2 材料的定义

4.3 爆炸荷载作用下钢筋混凝土框架结构的研究

4.3.1 整体分析

4.3.2 位移分析

4.3.3 钢筋应力分析

4.4 不同炸药量对结构产生影响的比较

4.4.1 整体分析

4.4.2 位移分析

4.4.3 钢筋应力分析

4.4.4 小结

4.5 不同截面形式及配筋形式对抗爆的作用比较

4.5.1 整体分析

4.5.2 位移分析

4.5.3 钢筋应力分析

4.5.4 小结

4.6 不同配筋率对结构抗爆的影响

4.6.1 整体分析

4.6.2 位移分析

4.6.3 钢筋轴力分析

4.6.4 小结

4.7 总结

第5章 试验验证

5.1 引言

5.2 试验装置介绍

5.3 模型介绍

5.3.1 模型介绍

5.3.2 不同之处

5.4 分析介绍

5.4.1 梁跨中位移比较

5.4.2 梁跨中底部应变比较

5.4.3 小结

第6章 结构与展望

6.1 本文主要结论

6.2 研究不足与展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果