论文摘要
在人口稠密的密闭建筑物内突发爆炸,会严重地威胁人民的生命财产安全,造成无法估量的恶果。作为结构抗爆研究与设计的关键环节,关于密闭空间内壁上的超压荷载模型的研究,正日益受到国内外学者的关注,成为工程抗爆基础研究领域的一项重要内容。本文以爆炸力学为理论基础,利用LS-DYNA软件,采用ALE方法,定性地研究了长方体和无限长坑道等密闭空间内爆炸引起的内壁上超压的分布规律,并且提出了一种计算内壁超压时程的简化方法。主要研究工作有:（1）利用LS-DYNA软件建立边长为2m的立方体密闭空间和宽、高均为2m的正方形截面密闭坑道的模型。在空间不同结点处分别布置基准药量W0 = 0.205kg的炸药,采集由其爆炸而引起的内壁各结点上超压峰值和超压到达时间的数据,并且借助于origin绘图软件制成包络图,定性地研究了这两种密闭空间内爆炸引起的内壁超压的分布规律。（2）采集由于基准药量W0= 0.205kg的炸药在密闭空间（本文包括边长为2m的立方体密闭空间和宽、高均为2m的无限长密闭坑道两种情况）各结点上分别爆炸而引起的内壁各结点上的超压时程,建立起基准数据库DEPCW和DEPTW。然后,借助于等参数有限元思想,为其内壁上任意点因内部任意位置发生基准药量爆炸引起的超压时程建立插值计算格式;随后推导出反应药量大小和密闭空间各边长尺寸改变的各内壁超压峰值、到达时间及持时的比例系数以及其对内壁上超压参考点的贡献因子,用以修正上述插值格式,从而对任意尺寸的长方体和矩形截面坑道密闭空间内任意药量爆炸导致的内壁超压做出近似模拟。通过上述工作,得到以下结论:密闭空间内爆炸引起的内壁超压分布规律非常复杂,难以用统一的数学公式归纳。一般而言,内壁上的超压峰值与超压到达时间分别随着与爆炸点比例距离的增大而减小和增大。然而在角点处的超压峰值却因该处内壁反射效应加剧而陡然增高。另外根据本文建立的插值计算格式和基准数据库,在进行长方体空间和矩形截面坑道因内部爆炸引起的内壁超压计算时,不仅突破了炸药摆放位置、药量大小、内壁超压参考点的位置,以及密闭空间尺寸等方面的局限,而且所得到的结果与LS-DYNA软件计算值颇为相符,这充分说明了本文方法的合理性和正确性。同时,在相同的计算机配置条件下,本文方法相比LS-DYNA软件计算可大幅度节省时间,计算效率得到数十倍甚至上百倍的提高,因而具有很好的工程应用前景。
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标签：密闭空间论文; 爆炸超压论文; 分布规律论文; 基准数据库论文; 插值计算格式论文; 比例系数论文; 贡献因子论文;