钢结构危险品储柜内不同气体对爆炸超压影响的数值模拟研究

随着社会经济发展,钢结构危险品储柜越来越多地运用于危险品运输、储存过程。危险品储柜发生火灾爆炸事故主要是由于其内部存在达到爆炸极限的可燃气体并遇到点火源而引发。运用FLACS数值模拟软件对危险品储柜内不同种类可燃气体爆炸进行数值模拟研究。研究表明:不同化学性质的活泼气体在钢结构储柜内部爆炸的荷载呈现升压时间短、峰值大的现象,气体的活泼性质显著影响着荷载的大小。

钢结构危险品储柜内可燃气体爆炸火焰传播规律研究

在钢结构危险品储柜内开展可燃气体爆炸试验,运用FLACS数值模拟软件对危险品储柜内可燃气体爆炸火焰传播进行数值模拟研究,并将试验结果与数值模拟进行对比分析。研究结果表明,钢结构储柜内部气体爆炸试验火焰传播与数值模拟计算结果较为吻合。随着可燃气云体积的增大,火焰内部流场越来越复杂,且泄爆板打开后,内部火焰更加剧烈。仅当危险品储柜内部可燃气云达到一定规模时才会出现外部火焰,且外部火焰从距离气云较远的泄爆口泄出量要大于距离气云较近的泄爆口。

全珊瑚海水混凝土动态冲击性能试验研究

通过掺加剑麻纤维和使用碱式硫酸镁水泥(Basic magnesium sulfate cement,BMSC)两种方法提高全珊瑚海水混凝土(Coral aggregate seawater concrete,CASC)的冲击强度和韧性。试验采用直径为75 mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)得到CASC在四个应变率下的冲击压缩力学性能。结果表明:CASC具有明显的应变率硬化效应,当应变率在56~137 s^-1范围内时,综合应用碱式硫酸镁水泥和剑麻纤维的CASC的动态增强因子(DIF)是普通硅酸盐水泥CASC的1.19~1.29倍;剑麻纤维和BMSC对CASC均具有增韧作用,综合应用两者后在四个应变率下CASC的韧性指数分别提高了2.24倍、1.86倍、1.35倍、1.18倍;在掺加剑麻纤维(含量3 kg/m^3)或使用BMSC后,CASC的冲击抗裂性能均有增强,综合应用剑麻纤维和BMSC比单独使用其中一种增强效果更佳。

温岭“6·13”液化石油气槽罐车爆炸事故灾害效应分析

为了揭示浙江温岭"6·13"液化石油气(LPG)槽罐车特大爆炸事故的成灾机制和破坏威力,通过事故现场实地勘察并收集公开资料,发现此次事故的两次主要爆炸分别为沸腾液体扩展蒸汽爆炸(BLEVE)和蒸气云爆炸(VCE);分别采用BLEVE热辐射模型、能量法和Jarrett模型对两次爆炸进行了爆炸威力和灾害效应分析。结果表明:BLEVE事故中参与火球燃烧的LPG约为7.59 t,火球热辐射死亡半径、重伤半径、轻伤半径分别为93、124和200 m;BLEVE的爆炸威力相当于88.4 kg TNT炸药;BLEVE冲击波作用下人员的死亡半径和安全半径分别为9.5和23.6 m,建筑物的安全半径为55 m;VCE事故的爆炸威力相当于10.7 t TNT炸药;参与VCE反应的LPG约为1.05 t;通过Braker评估模型计算出的VCE事故中人员安全半径和死亡半径分别为221和84 m,钢筋混凝土结构倒塌(严重损毁)半径为94 m,瓦片掉落、钢筋混凝土墙产生裂缝对应的计算半径为136 m,窗框的损坏半径为273m,建筑物的安全半径为700 m,计算结果与实际破坏情况吻合较好。

全珊瑚海水混凝土冲击压缩性能试验研究与数值模拟

采用直径为75 mm的霍普金森压杆对强度等级为C30和C50的全珊瑚海水混凝土(CASC)以及剑麻纤维增强全珊瑚海水混凝土(SFCASC)进行了冲击压缩试验,并使用LS-DYNA软件对CASC的冲击性能进行了模拟.结果表明:CASC与SFCASC的动态增强因子DIF与应变率ε·s、立方体抗压强度f cu有关,建立了DIF关于ε·s与f cu的二元函数模型;通过试件的破坏形态分析可知剑麻纤维能够有效增强CASC的抗冲击性能,当应变率为52.4 s^(-1)时,CASC-C50试件破坏较为严重,而SFCASC-C50试件在应变率为56.9 s^(-1)时仍能保持完整的形态,只在边缘处出现少量裂缝;采用LS-DYNA软件对CASC-50的冲击压缩过程进行数值模拟,通过试验数据确定了HJC模型参数,模拟的动态抗压强度与试验值的误差在1.0%~4.9%,模拟动态临界应变与试验值的误差在4.3%~18.3%.

碱式硫酸镁水泥混凝土的冲击力学性能试验研究

制作C30、C50两种典型强度等级的碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土试件,通过分离式霍普金森压杆试验,系统地研究两种混凝土的动态力学性能,并利用回归分析加以对比。试验表明,碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土试件在冲击过程中,其冲击压缩强度、弹性模量、韧性等表现出明显的应变率硬化效应,并且两种混凝土的弹性模量、韧性指数与峰值应力均呈现非常显著的线性增长关系;在相同条件下,碱式硫酸镁水泥混凝土的韧性指数及韧性增长速率要高于普通混凝土,因此,碱式硫酸镁水泥混凝土的抗冲击性能要远优于普通混凝土。

聚脲加固砖填充墙抗爆性能的试验和分析方法研究

为了掌握聚脲喷涂加固砖填充墙的抗爆特性,基于一种改进的大型爆炸试验装置,开展了聚脲加固框架砖填充墙的原型爆炸试验,分析了爆炸荷载作用下加固砖墙的动力响应特征和破坏过程及模式,揭示了其失效破坏机理。研究结果表明,聚脲加固可大幅提升填充墙构件的抗爆性能,显著增加填充墙构件的变形延性;加固砖墙受爆炸荷载作用发生振动的过程其体系刚度不断变化,最高相差133%;随着比例距离降低,加固砖墙的破坏模式逐渐由弯曲破坏转为剪切破坏,聚脲厚度超过6 mm可以有效限制局部剪切破坏现象;基于砖墙和聚脲涂层的抗力函数建立的理论计算模型,可以较为准确地预测爆炸作用下背爆面加固双向砖墙的正向位移响应过程。

C45珊瑚混凝土的冲击压缩性能试验及数值模拟

为了研究珊瑚混凝土(CAC)的动态力学性能,采用试验研究和数值模拟相结合的方法对强度等级为C45的CAC冲击压缩性能及破坏特征进行了分析.首先,通过实验得到了CAC的压缩强度、应力应变曲线和破坏特征;然后,采用HJC模型对其冲击实验进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,分析HJC模型及其参数的可靠性.结果表明:冲击压缩荷载作用下的CAC呈典型脆性破坏形态,其抗压强度具有明显的应变率效应;可以采用欧洲混凝土委员会推荐的计算模型来分析预测CAC的动态增强因子;动态屈服强度试验值与模拟值的误差(1.76%~7.71%)在允许范围内,说明HJC模型及其模型参数在C45 CAC的冲击力学性能分析方面具有较高的可靠性.

不同珊瑚骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响

研究了经冲刷的鹿角状珊瑚、轻质珊瑚礁和重质珊瑚礁作为粗骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响。结果表明:鹿角状骨料对珊瑚混凝土立方体和棱柱体抗压强度的提高作用最显著,其次是重质珊瑚礁骨料,最后是轻质珊瑚礁骨料;珊瑚混凝土90d与28d立方体抗压强度具有正相关性,棱柱体抗压强度随立方体抗压强度增大而线性增大,与骨料种类无关;珊瑚混凝土棱柱体峰值应变随峰值应力增大而对数增大,应力–应变曲线方程以及棱柱体的受压破坏形态都不受珊瑚骨料种类的影响。

机制砂超高性能混凝土的冲击压缩力学性能

采用机制砂等质量替代河砂用于制备超高性能混凝土(UHPC),替代率分别为0%,25%,50%,75%以及100%,研究了机制砂对UHPC动静态力学性能的影响。结果表明:机制砂替代河砂后,所制备的UHPC抗压强度与仅用河砂配制的UHPC抗压强度相近;机制砂UHPC具有优异的抗冲击性能,可以承受多次冲击行为,此外机制砂UHPC具有明显的应变率效应,动态增强因子DIF与应变率呈对数函数关系。采用有限元法(LS-DYNA)模拟了机制砂UHPC的冲击过程,数值模拟结果表明应力应变曲线和破坏形态均与试验较为吻合。