近年來,我國工業(yè)廠房爆炸事故頻繁發(fā)生,對人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。眾多工業(yè)廠房爆炸事故初期均發(fā)生在某一或兩個易爆車間,隨后由于爆炸車間的抗爆能力不足,易爆車間周圍墻體倒塌,進(jìn)而擴(kuò)大了爆炸波及范圍。因此,加強(qiáng)易爆車間的抗爆能力可降低爆炸對廠房的破壞程度。本文將基于AUTODYN對建筑長方體結(jié)構(gòu)空間內(nèi)爆炸作用下的流場分布和動力響應(yīng)進(jìn)行研究,并對泄爆口的作用和開設(shè)位置進(jìn)行討論,根據(jù)研究結(jié)果提出合理的抗爆措施。具體研究內(nèi)容主要包括:（1）長方體剛性密閉空間內(nèi)爆炸作用下流場分布研究:首先建立一個墻體與屋頂厚度均為200mm、長高均為6000mm的立方體空間（定義為剛性模型）,分析爆炸沖擊波在內(nèi)部的傳播特性及結(jié)構(gòu)表面壓力場和沖量場分布規(guī)律;改變TNT當(dāng)量、結(jié)構(gòu)幾何尺寸、屋頂起坡方式和炸藥高度等參數(shù),分析上述因素對結(jié)構(gòu)表面壓力場和沖量場分布規(guī)律的影響。（2）長方體密閉結(jié)構(gòu)在內(nèi)爆炸作用下動力響應(yīng)及抗爆措施研究:將墻體和屋頂假設(shè)為彈塑性體（定義為彈塑性模型）,研究長方體密閉結(jié)構(gòu)在內(nèi)爆炸作用下等效應(yīng)力響應(yīng)、有效塑性應(yīng)變響應(yīng)和位移響應(yīng)規(guī)律;然后,僅將一面受關(guān)注墻體假設(shè)為彈塑性體（定義為剛彈組合模型）... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型爆炸沖擊波壓力時程曲線

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文3謂馬赫反射是指入射角大于某一值時，入射沖擊波與反射沖擊波疊加在一起，形成了一個新的沖擊波，即為馬赫波[13-14]。當(dāng)爆炸發(fā)生在密閉空間時，爆炸沖擊波將發(fā)生多次的反射、疊加現(xiàn)象，沖擊波壓力峰值較自由場中也會有不同程度的升高，升高幅度與密閉空間的形狀、尺寸等因素有關(guān)。圖1-2自由場爆炸沖擊波遇障礙物時不同反射情況國內(nèi)外學(xué)者對爆炸沖擊波在不同建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳播規(guī)律進(jìn)行了大量研究，并取得了豐碩的成果，其中主要包括：PeterDSmith和TimothyARose[15]通過研究爆炸荷載在建筑物中的傳播規(guī)律指出：幾何構(gòu)造比較簡單的結(jié)構(gòu)可通過經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測結(jié)構(gòu)表面的爆炸荷載值，但對于構(gòu)造比較復(fù)雜的街道或者是表面不平整的建筑物，采用經(jīng)驗(yàn)公式不能準(zhǔn)確地預(yù)測爆炸荷載，這時需要采用模擬軟件進(jìn)行計(jì)算才可得到較為準(zhǔn)確的荷載值。美國DepartmentoftheArmyTechnicalManual的TM5-1300[16]手冊針對多種材料及結(jié)構(gòu)形式介紹了爆炸荷載下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，這些方法為爆炸荷載的計(jì)算以及結(jié)構(gòu)防護(hù)方面的研究提供了參考依據(jù)。劉晶波等人[17]對炸藥在坑道內(nèi)爆炸與在自由大氣中爆炸兩種情況進(jìn)行模擬分析，指出爆炸沖擊波由于遇到障礙物會產(chǎn)生多次反射，勢必會產(chǎn)生沖擊波彼此疊加的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致有限空間內(nèi)爆炸產(chǎn)生的沖擊波超壓峰值與正壓持時均大于自由大氣中的，即有限空間內(nèi)的沖擊波對建筑結(jié)構(gòu)的破壞力更強(qiáng)。解放軍理工大學(xué)的錢七虎、陳劍杰等人[18]對密閉條件下內(nèi)爆炸沖擊波壓力峰值的解析算法進(jìn)行研究，提出了爆炸沖擊波的壓力和沖量計(jì)算公式，同時也對沖擊波的正負(fù)壓持時進(jìn)行了計(jì)算。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的馬加路和王海峰[19-20]分別對大跨球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和矩形平屋蓋結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊波作用下的超壓分布進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文9本節(jié)將建立一個典型的彈塑性模型，并且將其命名為標(biāo)準(zhǔn)模型，在后續(xù)章節(jié)中，只要提到標(biāo)準(zhǔn)模型，即為本節(jié)建立的如下模型。首先建立一個邊長為6000mm的正方體空氣域part，采用歐拉單元，在空氣域空間中心位置填充邊長為200mm、當(dāng)量為13.04kg的立方體形TNT炸藥，空氣材料模型采用ldealGas狀態(tài)方程來描述，炸藥材料模型采用JWJ狀態(tài)方程來描述炸藥爆轟區(qū)壓力與體積的關(guān)系，并將空氣域6個邊界面的邊界條件均設(shè)置為Flow-out，炸藥與空氣域網(wǎng)格均取為50mm。然后建立一個邊長為6000mm的STEEL4340材料域part，采用Lagrange單元，并用unused功能在材料域內(nèi)部摳除掉一個長方體，使得墻體和屋頂?shù)暮穸染鶠?00mm，steel4340材料本構(gòu)模型分別采用多段線塑性模型和Johnson-Cook模型�？諝�、TNT和STEEL4340材料模型具體取值如圖2-1所示。模型如圖2-2所示，為了使模型更清晰直觀，圖2-2僅展示了結(jié)構(gòu)中的一面墻體。a)空氣材料參數(shù)b)TNT材料參數(shù)c)STEEL4340材料參數(shù)圖2-1材料參數(shù)設(shè)定示意圖圖2-2標(biāo)準(zhǔn)模型示意圖


本文編號：2980535