爆炸荷载

摘要： 控制管道振动响应是城区临近埋地管道爆破施工过程中的关键。针对城区土⁃岩地层二元结构特点,结合爆炸应力波传播理论,推导了可表征爆炸应力波穿过土⁃岩界面后施加至埋地管道的爆破振动荷载衰减公式。采用Kelvin黏弹性地基模型模拟管⁃土相互作用,同时结合Timoshenko梁理论,考虑大直径管道的转动惯量及剪切变形对管道振动特性的影响,构建了可用于表征城区土⁃岩地层爆破应力波作用下大直径管道动力响应的平衡微分式及其拉普拉斯变换求解方法。为了验证解析方法的合理性,结合邻近管道的现场爆破试验并以此为算例,通过现场试验过程管道振动速度监测数据的对比分析,表明该解析方法能准确计算城区土⁃岩地层埋地管道爆破振动响应。

摘要： 为了保证紧邻运营新桥的多跨简支梁旧桥顺利倒塌,针对待拆桥梁的结构特点与周边环境,在桥梁拆除前进行了定量化的爆破设计。采用大型有限元显示动力学软件AUTODYN对待拆桥梁的主要承重结构墩柱进行了爆炸模拟,模拟了墩柱在爆炸荷载下的动态响应。根据数值模拟结果确定了墩柱炮孔的孔深、孔距、单耗及单孔装药量等爆破参数;采用ANSYS/LS-DYNA模拟桥梁不同倒塌方式下的倒塌过程,对比分析了不同方案下桥梁的倒塌方向、分段延时及桥体塌落范围。结果表明:采用侧向延时起爆桥体倒塌方向、倒塌范围得到有效控制。利用数值模拟技术对待拆旧桥的爆破参数进行了一系列的验证与优化,并成功运用到实际工程中,该技术路线可以为类似的工程实践提供参考。

摘要： 基于已有1/4缩尺钢筋混凝土(RC)框架结构爆炸试验,采用有限元软件LS-DYNA建立了精细化有限元模型,系统全面地分析了爆炸荷载作用下开口框架、带填充墙框架、带部分开洞填充墙框架、车库4种结构形式的动态响应行为,对爆炸冲击波超压、冲量、结构局部及整体响应情况进行了数值模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:当空气、炸药网格尺寸为50 mm×50 mm时,有限元模型可以较好地预测爆炸冲击波的传播过程和结构响应情况;框架中柱的正面反射超压模拟值呈上小下大的梯度分布;框架中柱的冲量模拟值和试验值较为吻合,正面冲量呈上小下大的梯度分布,背面冲量在楼层位置和填充墙附近明显增大;底层框架中柱的损伤破坏与试验接近,跨中位移模拟值和试验值相对误差小于5%;填充墙能够阻止爆炸冲击波在结构内部传播,但显著增加中柱位置的冲击荷载和底层楼板上下表面压力差;通过对比模拟结果与试验结果验证了数值模拟方法、网格尺寸、材料模型与参数取值的正确性与适用性,可为原型RC框架结构抗爆响应和破坏倒塌分析提供有益的参考。

摘要： 为探究悬索桥的抗爆性能,运用ANSYS软件建立数值模型,通过动力特性分析验证了模型的正确性,将炸药以初速度的形式对称作用于主梁节点,分析其动力响应,得到非稳态阶段各构件内力值最大,此阶段为抗爆分析的重点。爆炸参数及爆心横桥向位置不同时,对吊索和主梁内力的影响比主缆拉力大。

摘要： 为进一步弄清侧向局部爆炸下钢质方管损伤特性,利用有限元软件LS-DYNA,采用流固耦合和添加质量阻尼的方法,区分10~20 cm内不同爆距,对160 g柱形炸药冲击横截面面积13.51 cm^(2)的钢质方管进行研究。分析钢质方管极限承载能力的理论计算值和数值仿真值,发现理论计算值和数值仿真值相差2.63%;分析钢质方管迎爆面中心点试验位移值和数值模拟位移值,发现误差均在合理范围之内,表明所建模型合理可信;分析钢质方管轴向残余承载能力,发现随爆距增加,方管轴向残余承载能力依次增加;分析爆炸荷载下方管能量吸收能力,发现钢质方管典型损伤模式为迎爆面中心区域明显凹陷,钢管整体未见明显变形;定义损伤指数,径向缩进指数和径向移出指数,发现径向缩进指数曲线决定损伤指数曲线总体变化趋势,径向移出指数曲线影响损伤指数曲线局部曲率变化;拟合损伤指数,提出轴向承载能力损伤指数工程算法。

摘要： 单层钢结构厂房普遍应用于重型机械制造、冶金等重工业及军事工业,战略意义重要,常为敌方空中打击的首选目标。为评估单层钢结构厂房在常规武器爆炸荷载作用下的易损性,在分析单层钢结构厂房易损性表征内涵的基础上,提出单层钢结构厂房易损性表征指标体系,包括外部钢结构易损性表征指标和内部空间易损性表征指标,并给出易损性表征指标的量化方法。基于层次分析和模糊数学综合评判方法,建立因素集、定义评判集、确定权重集、构建易损性隶属度函数,并逐层进行模糊综合分析,最终应用加权平均法得到综合评判结果。算例表明,厂房几何中心综合易损性表征指标高于几何边角综合易损性表征指标,但子项钢结构的易损性表征指标较后者略低,算例结果可作为单层钢结构厂房防护的参考,两级表征指标体系可作为单层钢结构厂房易损性评估的参考。

摘要： 爆炸冲击荷载计算是进行武器毁伤评估和工程防护设计的基础,不同经验公式的计算结果离散度大,而三维模型模拟爆炸过程的效率低。本文提出一维建模数值算法,利用LS-DYNA有限元软件模拟了2种药量球形TNT炸药在自由空气中的爆炸,证明一维模型的计算结果较三维模型更贴近经验值。利用“两步法”将一维结果映射到三维中,能够综合一维与三维模型的优点,建模方便,计算效率及精度高,并能模拟空气冲击波与目标的相互作用过程,在结构与构件毁伤研究领域有良好的应用前景。

摘要： 光面爆破是应用最为广泛的一项控制爆破技术,可以大大减少巷道掘进中的超欠挖现象。为探究爆破荷载下裂纹成缝及扩展机理,采用有机玻璃板制作2组试件进行单孔起爆试验,结果表明:爆破的第一阶段主要是爆轰应力波的作用,其致裂炮孔周边及破碎孔口岩体,在炮孔周边形成了细小裂纹;在爆破的第二阶段,爆生气体的气楔作用促使裂纹进一步扩展,爆生气体的逸散行为导致了玻璃碎片抛掷现象;在爆破的第三阶段,爆生气体的作用已很微弱,裂纹扩展逐渐停止,而在反射拉伸波到达裂纹尖端时,对裂纹表面的拉伸作用促使裂纹沿反射拉伸波传播方向进一步扩展。

摘要： 依据规范设计了3种不同连接件的弧形双钢板混凝土组合板,基于ANSYS/LS-DYNA非线性有限元程序研究了弧形双钢板混凝土组合板在近场爆炸作用下的损伤模式、跨中位移变化以及能量消耗状况等,对比研究了3种不同板的耗能状况及损伤机理。以背爆面钢板跨中位移为指标,分析了用药量、混凝土强度和钢板厚度等参数对弧形双钢板混凝土板抗爆性能的影响规律。结果表明:在近场爆炸作用下,弧形板均保持良好的整体性,没有出现混凝土飞散现象,仍具有持续承载能力,比传统平面双钢板混凝土组合板具有更加优异的抗爆性能;重叠栓钉的连接性能强于栓钉,稍弱于对拉螺栓;提高混凝土强度不能改善混凝土的损伤状况,但能减小跨中位移;增加钢板厚度能显著减小钢板跨中位移,提高弧形双钢板混凝土组合板的抗爆能力。

摘要： 为研究多发爆炸荷载作用下方钢管构件的动态响应及损伤情况,依据方钢管单发爆炸试验确定合理的模型参数,分析了近场爆炸总药量相同的条件下药量等分份数、药量质量比以及起爆时间间隔3种因素对方钢管构件抗爆性能的影响。结果表明:多发等分药量同时起爆时,方钢管迎爆面变形和挠度分别比单发爆炸时大17.5%和32.1%;对于两发爆炸荷载,当两发炸药的质量接近时,方钢管迎爆面变形和挠度比质量差异较大时大18.3%和19.7%。对于多发等分药量爆炸荷载:当各炸药爆心到方钢管跨中的距离相同时,非同时起爆时方钢管迎爆面的变形比同时起爆时小4.3%,且起爆时间间隔越长,变形越小;当各炸药爆心到方钢管跨中距离不同时,调整各炸药起爆时间可使方钢管迎爆面跨中变形比同时起爆时大13.9%。

摘要： 应用有限元软件LS-DYNA,建立在爆炸荷载下半圆柱壳的数值计算模型,并采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了半圆柱形钢壳在爆炸荷载作用下的总能量响应.为了验证理论推导的正确性,对理论计算结果进行多次数值模拟验证,所得结果基本符合,其计算模型可用于半圆柱钢壳的爆炸能量分析.

摘要： 大型LNG储罐作为城市生命线工程,确保其在爆炸荷载作用下的安全运行十分重要.以中国沿海地区某大型LNG储罐为工程背景,基于LS-DYNA软件对爆炸冲击波的传播过程进行数值模拟,研究了炸药量和爆炸位置等因素对LNG储罐动力响应的影响规律.研究结果表明,混凝土外罐的冲击响应与超压有关,储罐迎爆面中心处最为危险,随着距爆心距离的增大,爆炸冲击波对外罐的影响逐渐减弱.罐壁位移随着爆炸位置高度的升高而增大,最大主应力则先增大后减小.外罐最大主应力随着炸药量的增加呈线性增长,且增速逐渐变缓,并根据拟合公式初步预测出储罐结构所能承受的极限TNT炸药当量.研究结果可为大型LNG储罐的抗爆初步设计和安全防护提供参考.

摘要： 本文采用数值模拟方法对碳纤维布加固砌体填充墙抵抗近距离小当量炸药爆炸进行了研究.首先,进行了1/2缩比的砌体填充墙抗爆实验,对采用LS-DYNA程序进行墙体抗爆分析的有效性进行了检验.然后,建立了实际墙体的有限元模型,并对单层和多层纤维布加固的砌体填充墙在爆炸荷载作用下的破坏形式进行了分析.研究表明,近距离小当量爆炸条件下,砌体填充墙的破坏主要表现为爆炸近区的砌块在爆炸荷载的驱动下,撕裂纤维布向后以较高的速度飞散运动;纤维布的破坏主要表现为由于横向拉伸应力超过强度值而产生拉伸断裂,并由爆炸近区分别沿水平和垂直方向向周围发展;当纤维布层间粘结能力有限时,难以发挥多层纤维布中纤维抗拉强度高的优点.

摘要： 桥梁是国家交通网络中的重要组成部分,是军事精确打击和恐怖袭击的重要目标.本文建立了长度为9m的单跨预应力T梁整桥数值模型,对比分析了不同炸药当量下预应力T梁整桥的动态响应特性,研究结果表明:随着炸药当量增加,预应力T梁跨中竖向挠度增大,预应力T梁破坏模式由剪切破坏为主向弯曲破坏为主演变;跨中破口形状由圆形向菱形演变,破口尺寸和裂缝数量及裂缝宽度增大;相同位置的预应力损失及失效速度更快,轴向力时程曲线峰值增大,跨中剩余承载力力降低.

摘要： 桥梁是国家交通基础设施的重要组成部分,是交通工程中的关键枢纽,在国民经济发展中起着非常重要的作用.桥梁结构抗爆及其防护作为社会公共安全的重要组成部分逐渐成为众所关注的焦点之一.现行桥梁设计规范体系中,尚未有抗爆及其防护的具体规定,因此研究爆炸荷载作用下桥梁结构动力灾变及其防护具有重要的理论意义和现实意义.本文首先简要介绍了结构抗爆规范的发展历程,其次总结了爆炸荷载的计算方法及其适用范围,并阐述了桥梁基本构件如墩柱、主梁、桥面系、拉索及桥塔等在爆炸荷载作用下的动力响应及防护研究进展;进一步地,对不同桥型如斜拉桥、悬索桥、拱桥及梁桥等整体结构在爆炸荷栽作用下的抗爆性能及防护技术进行了总结,最后,展望了桥梁抗爆及其防护的发展趋势,期待能对中国桥梁结构抗爆及其防护研究提供一定的参考.

摘要： 本文采用数值模拟方法对碳纤维布加固砌体填充墙抵抗远距离汽车炸弹爆炸进行了研究.采用MSC.PATRAN软件建立了墙体有限元模型,利用LS-DYNA有限元程序对两种不同铺层形式的纤维布加固砌体填充墙在爆炸荷载作用下的破坏过程进行了分析.研究表明,砌体填充墙在爆炸荷载作用下带动纤维布一起向后运动,纤维布的破坏形式主要是在墙体中部沿水平方向的拉伸断裂.采用多层单向式纤维布进行加固,纤维方向应主要沿纤维布锚固点连线方向铺设,有利于发挥纤维抗拉强度高的优点.

摘要： 为了研究夹层玻璃在爆炸荷载作用下的抗爆性能,本文采用有限元软件LS-DYNA,用数值模拟的方法,计算分析夹层玻璃的动态损伤过程,模拟时玻璃采用JH-2模型,PVB采用基于应变率的弹塑性材料模型.参考已有试验结果,建立有限元模型进行计算,比较数值模拟和试验结果,并进一步分析玻璃厚度及PVB厚度对夹层玻璃抗爆性能的影响.数值模拟分析结果发现增加玻璃厚度对夹层玻璃的抗爆性能有显著提升的效果,而增加PVB厚度仅能小幅度提升夹层玻璃的抗爆性能,对增强夹层玻璃的抗爆性能意义不大.

摘要： 应用模型试验与数值计算相结合的方法,对爆炸荷载作用下3种不同锚固方式:普通锚杆、锚杆根部加强加固、锚杆根部削弱下的加固洞室围岩的变形特征及破坏特征进行了研究.结果表明,在顶爆条件下,对于拱顶部位加速度,锚杆根部削弱加固洞室的最小,锚杆根部加强加固洞室拱顶加速度最大;对于拱顶部位位移,锚杆根部加强洞室的最小,普通锚杆加固洞室的最大;对于洞室宏观破坏程度,普通锚杆加固洞室的破坏程度最重,锚杆根部削弱加固洞室和锚杆根部加强措施加固洞室的破坏程度较轻.锚杆根部加强措施加固洞室的抗爆能力最好.

摘要： 桥梁是交通工程中的重要枢纽结构和社会开放性公共设施,营运过程中存在恐怖袭击和意外爆炸导致结构损坏甚至倒塌的风险.对于斜拉桥而言,桥塔作为关键部位一旦受到致命损伤极易导致全桥坍毁.本文采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,利用"三阶段连续耦合"方法对某斜拉桥桥塔爆炸倒塌过程进行了数值仿真,研究了桥塔动态响应特点.结果表明"三阶段连续耦合"方法能再现桥塔局部爆炸导致整体倒塌的物理过程,桥塔局部响应以冲击波压缩破坏和冲击波反射波导致的拉伸破坏为主,局部破坏导致整个桥塔处于偏心受压状态,偏心弯矩在桥塔结合部位所引起的拉伸破坏是造成整个桥塔坍塌的直接原因.

摘要： 桥梁是交通工程中的重要枢纽结构和社会开放性公共设施,营运过程中存在恐怖袭击和意外爆炸导致结构损坏甚至倒塌的风险.对于斜拉桥而言,桥塔作为关键部位一旦受到致命损伤极易导致全桥坍毁.本文采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,利用"三阶段连续耦合"方法对某斜拉桥桥塔爆炸倒塌过程进行了数值仿真,研究了桥塔动态响应特点.结果表明"三阶段连续耦合"方法能再现桥塔局部爆炸导致整体倒塌的物理过程,桥塔局部响应以冲击波压缩破坏和冲击波反射波导致的拉伸破坏为主,局部破坏导致整个桥塔处于偏心受压状态,偏心弯矩在桥塔结合部位所引起的拉伸破坏是造成整个桥塔坍塌的直接原因.

摘要： 本发明公开了一种包含近场爆炸、远场爆炸的等截面固端梁荷载系数的计算方法，首先，建立等截面固端梁在近场爆炸、远场爆炸作用下的统一荷载模型，以等截面固端梁跨中位置为坐标原点，以水平向右平行梁方向为x轴方向，垂直于x轴向下方向为y轴方向，建立坐标；选取等截面固端梁跨中截面为观测位置，等截面固端梁两端部约束条件相同，确定固端梁一阶振型形函数，选择典型爆炸冲击波超压峰值参数数值和炸药当量，进而确定包含近场爆炸、远场爆炸的等截面固端梁爆炸荷载系数。本方法得到的统一计算公式能够为结构设计计算提供更准确的计算数值，减少传统方法中忽略近场爆炸带来的设计风险。

摘要： 本发明公开了一种包含近场爆炸、远场爆炸的等截面简支梁荷载系数的计算方法，首先，建立等截面简支梁在近场爆炸、远场爆炸作用下的统一荷载模型，以等截面简支梁跨中位置为坐标原点，以水平向右平行梁方向为x轴方向，垂直于x轴向下方向为y轴方向，建立坐标；选取等截面简支梁跨中截面为观测位置，等截面简支梁两端部约束条件相同，采用泰勒三级级数代替求解一阶振型形函数，选择典型爆炸冲击波超压峰值参数数值和炸药当量，进而确定包含近场爆炸、远场爆炸的等截面简支梁爆炸荷载系数。本方法得到的统一计算公式能够为结构设计计算提供更准确的计算数值，减少传统方法中忽略近场爆炸带来的设计风险。

摘要： 本发明公开了一种包含近场爆炸、远场爆炸的等截面固端梁荷载系数的计算方法，首先，建立等截面固端梁在近场爆炸、远场爆炸作用下的统一荷载模型，以等截面固端梁跨中位置为坐标原点，以水平向右平行梁方向为x轴方向，垂直于x轴向下方向为y轴方向，建立坐标；选取等截面固端梁跨中截面为观测位置，等截面固端梁两端部约束条件相同，确定固端梁一阶振型形函数，选择典型爆炸冲击波超压峰值参数数值和炸药当量，进而确定包含近场爆炸、远场爆炸的等截面固端梁爆炸荷载系数。本方法得到的统一计算公式能够为结构设计计算提供更准确的计算数值，减少传统方法中忽略近场爆炸带来的设计风险。

摘要： 本发明公开了一种包含近场爆炸、远场爆炸的等截面简支梁荷载系数的计算方法，首先，建立等截面简支梁在近场爆炸、远场爆炸作用下的统一荷载模型，以等截面简支梁跨中位置为坐标原点，以水平向右平行梁方向为x轴方向，垂直于x轴向下方向为y轴方向，建立坐标；选取等截面简支梁跨中截面为观测位置，等截面简支梁两端部约束条件相同，采用泰勒三级级数代替求解一阶振型形函数，选择典型爆炸冲击波超压峰值参数数值和炸药当量，进而确定包含近场爆炸、远场爆炸的等截面简支梁爆炸荷载系数。本方法得到的统一计算公式能够为结构设计计算提供更准确的计算数值，减少传统方法中忽略近场爆炸带来的设计风险。

摘要： 本发明涉及爆炸荷载发生器的驱动器研制技术领域，提供一种爆炸荷载发生器用组合式多管爆炸驱动器及缓冲结构。提出的爆炸荷载发生器用组合式多管爆炸驱动器及缓冲结构具有多个位于爆腔筒体内的爆炸驱动管；爆炸驱动管内的空腔具有圆弧形顶面；多个爆炸驱动管对称分布于驱动管固定面板的下端面；驱动器固定面板位于顶盖内侧，并架置于爆炸荷载发生器爆腔筒体上端面，且伸入爆腔筒体内部；在驱动器固定面板与爆腔筒体内壁之间设置密封圈；在驱动器固定面板与顶盖内壁之间设置减摩金属环；荷载均布件上连顶盖下接缓冲元件。本发明缓冲能力强、密封减震效果好；还具有爆炸当量变化范围大、可操控性强、可重复使用、高效安全等特点。

摘要： 本发明涉及一种爆炸荷载作用下中阻尼柔性梁构件残余变形的求解方法，属于抗爆设计技术领域,具体包括中阻尼柔性梁构件指的是在爆炸作用下，构件阻尼参数ξ2等于塑性强化系数α；且在爆炸荷载作用时长ti范围内，构件振动未达到正向弹性振动最大值，爆炸荷载卸载后，依靠惯性力在te时刻达到正向弹性位移最大值ye，爆炸荷载卸载后，构件继续振动至某一时刻tm，达到了构件总的弹塑性位移最大值ym，并根据爆炸的作用全过程，将该过程分为弹性阶段强迫振动、弹性阶段自由振动和塑性阶段自由振动、弹性回弹阶段、塑性回弹阶段、弹性振动六个阶段，进而确定爆炸荷载作用下中阻尼柔性构件的残余变形。

摘要： 本发明涉及一种爆炸荷载作用下中阻尼刚性梁构件残余变形的求解方法，属于抗爆设计技术领域,具体包括中阻尼刚性梁构件指的在爆炸作用下，构件阻尼参数ξ2等于塑性强化系数α；且构件完成弹性最大振动ye即将进入塑性振动所对应的临界时刻te小于爆炸荷载作用时长ti数值，爆炸荷载卸载后，构件继续振动至某一时刻tm，达到了构件总的弹塑性位移最大值ym，并根据爆炸的作用全过程，将该过程分为弹性阶段强迫振动、塑性阶段强迫振动和塑性阶段自由振动、弹性回弹阶段、塑性回弹阶段、弹性振动六个阶段，进而确定爆炸荷载作用下中阻尼刚性梁构件的残余变形。

摘要： 本发明涉及一种爆炸荷载作用下低阻尼柔性梁构件残余变形的求解方法，属于抗爆设计技术领域,具体包括低阻尼柔性梁构件指的是在爆炸作用下，构件阻尼参数ξ2小于塑性强化系数α；且在爆炸荷载作用时长ti范围内，构件振动未达到正向弹性振动最大值，爆炸荷载卸载后，依靠惯性力在te时刻达到正向弹性位移最大值ye，爆炸荷载卸载后，构件继续振动至某一时刻tm，达到了构件总的弹塑性位移最大值ym,并根据爆炸的作用全过程，将该过程分为弹性阶段强迫振动、弹性阶段自由振动和塑性阶段自由振动、弹性回弹阶段、塑性回弹阶段、弹性振动六个阶段，进而确定爆炸荷载作用下低阻尼柔性梁构件的残余变形。

摘要： 本发明涉及一种爆炸荷载作用下低阻尼刚性梁构件残余变形的求解方法，属于抗爆设计技术领域,具体包括低阻尼刚性梁构件指的在爆炸作用下，构件阻尼参数ξ2小于塑性强化系数α；且构件完成弹性最大振动ye即将进入塑性振动所对应的临界时刻te小于爆炸荷载作用时长ti数值，爆炸荷载卸载后，构件继续振动至某一时刻tm，达到了构件总的弹塑性位移最大值ym；并根据爆炸的作用全过程，将该过程分为弹性阶段强迫振动、塑性阶段强迫振动和塑性阶段自由振动、弹性回弹阶段、塑性回弹阶段、弹性振动六个阶段，进而确定爆炸荷载作用下低阻尼刚性梁构件的残余变形。

摘要： 本发明涉及一种爆炸荷载作用下高阻尼柔性梁构件残余变形的求解方法，属于抗爆设计技术领域,具体包括高阻尼柔性梁构件指的是在爆炸作用下，构件阻尼参数ξ2大于塑性强化系数α；且在爆炸荷载作用时长ti范围内，构件振动未达到正向弹性振动最大值，爆炸荷载卸载后，依靠惯性力在te时刻达到正向弹性位移最大值ye，爆炸荷载卸载后，构件继续振动至某一时刻tm，达到了构件总的弹塑性位移最大值ym，并根据爆炸的作用全过程，将该过程分为弹性阶段强迫振动、弹性阶段自由振动和塑性阶段自由振动、弹性回弹阶段、塑性回弹阶段、弹性振动六个阶段，进而确定爆炸荷载作用下高阻尼柔性构件的残余变形。