抗爆门有限元分析及优化设计

抗爆门有限元分析及优化设计

论文摘要

随着现代化学武器的发展,对建筑和设备的抗爆要求也越来越高,抗爆门合理的设计能够保证发生爆炸时周围人员生命安全以及设备的完好,目前国内外关于抗爆门的研究也不少,但针对抗爆门设计的研究却少,尤其是在实际应用中,由于爆炸作用作用的不同、场地条件不同、抗爆门尺寸不同等都使得抗爆门的工程设计针对具体情况进行分析和优化。本文针对实际工程对有抗冲击荷载需求较大的场所(军队、爆炸实验室等)的抗爆门设计做了一些研究工作,主要研究内容如下:1、通过搜集资料,对爆炸分类、特点和爆炸对结构产生的影响以及防爆及抗爆相关理论进行综述。2、本文在抗爆设计思想的指导下,运用有限元分析技术分别建立了平板形抗爆门和拱形抗爆门的空间精细有限元分析模型,研究了这两种抗爆门在等效静荷载作用下的受力特点。3、在有限元分析的基础上,通过修改抗爆门面板厚度、支撑梁型号、支撑间距、以及支撑间距分布等参数进行有限元计算分析,研究上述因素对抗爆门受力的影响,根据应力应变规律,得出抗爆门最优板厚、间距的取值范围。4、根据所学知识对抗爆门简化计算方法进行讨论,得出了一般的工程简化计算方法。5、结合实际工程,根据提供的工程资料和设计要求进行抗爆门设计。通过计算得出爆炸荷载在门上所产生的等效静荷载为7MPa,按照总结出的公式进行抗爆门设计,得出抗爆门构件型号及截面尺寸。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究背景及意义
  • 1.2 抗爆门功能分类
  • 1.3 课题研究现状
  • 1.4 本文主要工作
  • 第二章 防爆及抗爆相关理论
  • 2.1 爆炸的分类
  • 2.1.1 物理性爆炸
  • 2.1.2 化学性爆炸
  • 2.1.3 核爆炸
  • 2.2 爆炸对结构的影响
  • 2.2.1 直接破坏作用
  • 2.2.2 冲击波的破坏作用
  • 2.2.3 爆炸引起的火灾
  • 2.3 工程抗爆措施
  • 2.3.1 抗爆材料的研究
  • 2.3.2 防护结构的研究
  • 2.4 抗爆结构的分析方法
  • 2.4.1 能量分析法
  • 2.4.2 数值分析法
  • 2.4.3.反应谱分析法
  • 2.5 等效静载计算方法
  • 2.5.1 弹塑性体系的等效静荷载计算
  • 第三章 抗爆门力学模型建立及有限元分析
  • 3.1 有限单元法概述及分析过程
  • 3.1.1 有限元数值模拟技术
  • 3.2 Ansys软件简介
  • 3.2.1 Ansys软件主要特点
  • 3.2.2 Ansys软件结构分析能力
  • 3.3 平板门有限元分析
  • 3.3.1 门扇结构及相应尺寸
  • 3.3.2 力学模型的简化
  • 3.3.3 分析类型
  • 3.3.4 有限元模型生成
  • 3.4 拱形门力学模型建立
  • 3.4.1 门扇结构及相应尺寸
  • 3.4.2 门扇有限元模型建立和分析
  • 3.4.3 门扇有限元模型几何约束
  • 3.4.4 门板应力应变
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 抗爆门设计及工程简化计算方法
  • 4.1 抗爆门设计要求
  • 4.2 抗爆门材料力学性能
  • 4.3 工程简化计算方法
  • 4.3.1 构件初步选择
  • 4.3.2 板简化计算方法
  • 4.3.3 支撑梁翼缘宽度取值
  • 4.3.4 支撑梁计算公式
  • 4.4 抗爆门设计实例
  • 4.4.1 工程概况及要求
  • 4.4.2 计算爆炸冲击荷载作用在门上的等效静载值
  • 4.4.3 抗爆门设计
  • 4.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
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