舰船舷侧防护结构在水下接触爆炸荷载下的破坏分析

爆炸荷载作用下板架结构的破坏变形是非常复杂的非线性动态响应过程。采用能量原理,对4层板架结构在接触爆炸荷载作用下的破坏进行了理论分析,推导得出了舷侧防护结构各层板的破口半径及内层板挠度的计算方法。通过算例与实验进行比较,可知理论计算与实验结果吻合较好,表明该方法可用于板架结构在接触爆炸荷载作用下的毁伤分析,对舰船防护结构的设计具有指导作用。

水下非接触爆炸荷载下某混凝土重力坝损伤预测研究

水坝是重要的挡水建筑物,其安全与否直接影响到下游人民的生命财产,溃坝产生的后果不堪设想。基于Euler与Lagrange流固耦合算法,并考虑爆炸荷载下混凝土的高应变率效应,运用LS-DYNA软件模拟分析了某混凝土重力坝的水下非接触爆炸损伤情况。探讨了受起爆深度、起爆距离和坝前水位与炸药当量影响时,水下非接触爆炸荷载与坝体损伤程度之间的关系,并拟合得到了该坝体的损伤等级预测曲线。通过该研究得到:起爆深度、起爆距离和坝前水位都是坝体抗爆性能的重要影响因素;上游面损伤位置随起爆深度增加而向坝体底部相应移动,起爆深度越大越不易形成贯穿性损伤,近距离起爆对坝体的损伤更为严重,低水位爆炸能够有效减小坝体损伤以提高坝体的抗爆能力。战争发生时可以采取提前放空库水、防止炸弹入水爆炸和防止炸弹接近坝体等方式使坝体的爆炸冲击损伤降到最低。研究成果能够预测坝体遭受水下非接触爆炸荷载时的损伤程度,为政府决策提供一定依据。

接触爆炸荷载位置对钢-混凝土组合梁的影响

采用有限元模型并利用LS-DYNA软件对三种不同接触爆炸荷载位置情况下钢-混凝土组合梁的动力响应进行了研究,并对梁的变形过程、钢梁最大竖向位移及各主要截面内力进行了详细分析对比,结果表明,局部接触爆炸作用下钢-混凝土组合梁以荷载区局部变形为主,爆炸荷载中心处钢梁竖向位移最大,爆炸荷载位置对荷载作用区内钢-混凝土组合梁的内力影响较小。

多点同时爆炸对钢筋混凝土方柱构件的毁伤特性

为了研究炸药多点协同爆炸对钢筋混凝土方柱构件的毁伤特性、动力响应和破坏机理的影响,设计了柱身单节点、邻面双节点、邻面四节点和全包围四节点4种爆炸试验工况,对4根钢筋混凝土方柱开展爆炸试验。基于试验结果,利用显式动力分析软件LS-DYNA建立了精细化有限元模型,系统分析了炸药中心截面毁伤特性和应力发展时程。研究结果表明:相同爆炸总当量下,炸药节点数量和布置位置对方柱毁伤效果有显著影响;多点爆炸下方柱毁伤效果均大于单点爆炸工况且钢筋混凝土方柱均产生贯穿破坏,邻侧四节点爆炸钢筋混凝土方柱混凝土破坏程度及加速度响应最大;对比邻侧多点爆炸工况发现,炸药节点数量的增加可以有效提高爆炸对方柱的毁伤效应;全包围四节点爆炸工况方柱最早进入全截面高应力状态,并出现4处角部混凝土应力集中,而邻面多点爆炸工况进入全截面高应力状态较晚,仅有3处截面角部混凝土应力集中;单点爆炸时混凝土内部测点应力随到爆心距离增大而减小,而多点爆炸工况下多个爆炸应力波在方柱截面内部耦合叠加,中心混凝土处应力显著增大;受到应力波空间耦合叠加的影响,邻面四节点爆炸工况下方柱截面中心混凝土峰值应力达37.3 MPa,相较其他3个爆炸工况应力增幅达到3.82倍、1.21倍和0.67倍,应力耦合力度增大是导致该工况方柱毁伤最严重的直接原因。