摘要：以现有一典型梁板式钢制防护门为背景,利用ABAQUS有限元软件对其动力响应及抗力进行评估,得出该门抗力满足设计要求,并留有一定冗余;分析骨架梁的存在、数量、布置方式及梁腹板厚度与高度,梁翼缘板厚度与宽度,上下面板厚度、爆距、装药量及荷载作用时间等因素对防护门抗爆性能的影响规律;建立较合理的工程计算模型,研究成果可为同类防护门设计与优化提供理论依据。

摘要：为研究爆炸荷载数学模型对结构等效静载动力系数计算结果的影响程度,根据爆炸荷载等效单自由度结构体系弹性与弹塑性微分方程,以超压峰值、正超压冲量相等为对比条件,分别求解线性衰减荷载与指数型衰减荷载两种数学模式下延性比与等效静载动力系数之间的隐式函数表达式;结合我国现行的抗爆设计规范及指数型衰减荷载形状调整参数a,完成了a取值为1.27、1.44及1.61的3种工况动力系数计算,并与相对应的线性衰减荷载结果对比。研究结果表明:规范采用的线性衰减荷载计算模型更适用于延性比β<3.0的结构设计;指数型衰减荷载可涵盖工程设计延性比β≤5.0的所有范围,且更适用于β≥3.0的结构。

摘要：利用爆炸压力模拟器进行钢筋混凝土简支梁爆炸冲击实验,详细介绍了实验设计,通过实验系统分析了钢筋混凝土(RC)梁变形破坏特征以及钢筋作用机理和对变形破坏的影响,并建立了RC梁的分离式有限元模型,利用LS-DYNA分析了实验过程,对计算结果与实验结果进行了比较,分析了误差产生的原因,得到了爆炸冲击荷载作用下RC梁的损伤破坏特征和机理,可为毁伤评估和结构抗爆设计提供参考。

摘要：为了减轻抗爆结构质量,采用玻璃纤维增强聚合物基复合材料(SMC)与碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)预浸料,通过数值模拟和等效计算理论,对传统加筋抗爆板结构进行轻质高强设计。利用LS-DYNA有限元数值模拟软件进行分析,发现在爆炸荷载作用下加筋板的运动以弹性运动为主,该种复合材料具有较好的抗爆性能。对复合材料加筋板结构进行参数化分析,发现在爆炸荷载作用下横筋对加筋板结构最大位移值影响最大,纵筋和面板对加筋板的影响依次减小。结合刚度折算方法,建立了爆炸荷载作用下正交异性加筋板结构动力响应分析理论。利用该理论计算得到板结构在爆炸荷载作用下的最大位移,与数值模拟对比发现两者结果较为接近,为加筋抗爆板的设计提供了一种简化有效的计算方法。

摘要：基于等效单自由度体系和分布参数体系研究了爆炸荷载作用下梁板结构在弹性阶段的反弹机理,给出了5种常用荷载作用下的单自由度弹性反弹曲线,进一步建立了典型加劲肋钢板有限元模型,对其在塑性阶段的反弹机理进行了数值模拟。研究结果表明:荷载作用时间越短,反弹越严重,相反,荷载作用时间越长,反弹越小;当荷载作用时间无穷大时,反弹抗力约为正向抗力的50%;荷载形式的改变对反弹影响较大;阻尼对结构的反弹影响显著,设计时建议按30%折减;当结构进入塑性阶段后,反弹效应减弱,反弹规律与弹性阶段类似。

摘要：针对爆炸荷载下预应力T型梁结构毁伤效应问题,采用非线性有限元软件建立了1∶3复杂预应力T型梁钢混结构有限元模型,设计了钢筋梁单元与实体混凝土单元之间的网格尺寸匹配与协调性,预应力钢绞线、梁肋钢筋、翼缘板钢筋、横隔梁钢筋之间的耦合性,并采用降温预应力筋收缩法,灵活控制了预应力与T梁单元之间量值传递的准确加载,并对有限元仿真结果与试验结果进行比较,结果表明:数值仿真与试验毁伤情况基本吻合;相同位置处冲击波超压仿真值与试验测试值相对误差不超过20%,验证了数值仿真模型的有效性。可为后续钢混框架结构易损性分析和抗爆性能设计提供仿真方法和数据支撑。

摘要：以混凝土砌体墙爆炸试验为基础,借助LS-DYNA软件,分析混凝土砌体墙在爆炸荷载作用下的破坏机理及Polymer Sheet膜材加固后的防护性能。研究结果表明:爆炸荷载作用下,墙体背爆面跨中位置、迎爆面上下端部为危险截面,最易破坏;爆炸荷载的峰值压力不超过0.385 MPa时,砌块之间脱离和飞溅较少,可不进行防护;当峰值压力大于0.385 MPa时,随峰值压力增大,破坏部位脱离的砌块数量增多,飞溅速度加快,对建筑物内部人员及设施威胁增大,必须进行防护加固;峰值压力不超过0.95 MPa时,膜材能够很大程度上发挥防护作用,阻挡散落砌块的抛射;当峰值压力大于0.95 MPa时,膜材自身在锚固处断裂,墙体与断裂的防护膜以整体形式向建筑内部抛射,建议此时采用索膜防护体系,以提高防护效果;最后给出了Polymer Sheet膜材加固的砌体墙安全防护距离,以供设计参考。

摘要：为了对人流、车流密集的城市市政桥梁进行合理的抗爆设计和爆炸风险评估,提出了爆炸荷载作用下城市桥梁动态响应与损伤过程分析的数值方法.首先,通过对城市桥梁爆炸风险源的分析,确定城市桥梁可能遭遇的爆炸源类型及爆炸荷载工况.然后,基于大型通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立桥梁、炸药和空气三者的有限元模型,分别选择JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程与线性多项式状态方程对炸药和空气模型进行定义,选用ALE(arbitrary Lagrange-Euler)算法模拟爆炸冲击波在空气中的传播;通过改变炸药的安放位置和质量,得到爆炸荷载作用下桥梁关键部位的位移响应、Von-Mises应力分布和整个桥梁的破坏形态,并模拟爆炸后桥梁的损伤过程;以Tuler-Butcher损伤累积准则为依据,求得某些指定单元在不同爆炸距离和不同TNT当量下的损伤累积曲线.最后,以一座大型钢桁架拱桥为例说明本文提出的方法的计算过程,其计算结果可作为桥梁抗爆设计和爆炸风险评估的依据.

摘要：利用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力有限元程序和流固耦合计算方法,对炸药在地下拱形结构上方岩石中垂直爆炸过程进行数值模拟,借助波动理论p-u Hugoniot线对爆炸冲击波在围岩与结构之间的传播和加卸载过程进行理论分析;得到了不同跨度拱形结构与围岩之间的最大相互作用力及相互作用力分布图。研究结果表明:冲击波由高阻抗围岩向低阻抗混凝土传播时,围岩卸载,应力减小;反向传播时,岩石加载,应力增大;爆距为5m时爆炸冲击波对40m跨度拱形结构整体产生拉压震荡,引起的震动效应显著。

摘要：砌体填充墙作为非结构构件在建筑结构抗爆分析中常被忽略,而实际爆炸事故中填充墙多发生严重破坏,从而影响爆炸波的传播及其与结构的相互作用以及结构的损伤破坏等级。基于精细化数值仿真方法评估外部爆炸作用下砌体填充墙对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构损伤破坏的影响。首先,采用LS-DYNA有限元分析软件分别对典型砌体填充墙和含填充墙RC框架的近区爆炸试验进行复现,验证所采用的填充墙简化微观建模方法、材料本构模型和参数,以及任意拉格朗日欧拉爆炸荷载施加方法和爆炸波-结构流固耦合算法的适用性。进一步结合结构混合单元建模方法,开展了美国联邦应急管理署规定的普通轿车炸弹(454 kg TNT当量)在底层边柱位置爆炸下,6度、7度和8度抗震设防烈度的典型6层纯框架和含填充墙框架结构动力行为的数值仿真分析,考察了爆炸波传播路径,以及结构的动态响应、损伤破坏和抗倒塌机制。结果表明:该工况中填充墙能够有效阻挡爆炸波的传播,作用于目标柱相邻内柱上的超压峰值降低95%,减轻了内部构件的损伤程度;但同时加剧了结构迎爆面的损伤破坏,如3种抗震设防烈度的含填充墙框架目标柱柱中侧向位移较纯框架分别增加21.4%、31.1%和14.8%;不同抗震设防烈度的纯框架和含填充墙框架的顶层目标柱竖向位移基本相同,即抗震设防烈度及砌体填充墙对框架结构整体倒塌行为的影响可以忽略。