钢-混凝土-钢组合板爆炸冲击响应分析

基于钢-混凝土-钢(SCS)组合板爆炸试验,采用LS-DYNA显示动力分析程序对其抗爆性能进行数值模拟。通过与试验的对比验证了模型的可靠性,采用该模型分析了比例距离、混凝土厚长比、钢板厚度以及混凝土强度变化对SCS板动态响应的影响。结果表明,该有限元模型能够有效模拟SCS板在爆炸荷载下的动态响应过程;随着比例距离的减小,SCS板跨中位移逐渐增大,并由弹性变形转变为塑性变形;增加混凝土厚长比和钢板厚度能够有效降低SCS板跨中位移,而混凝土强度变化不会对SCS板抗爆性能产生显著影响。

水下爆炸冲击波数值模拟的网格尺寸确定方法

网格尺寸对水下爆炸冲击波传播过程的数值模拟精度有较大影响,且不同当量下可接受的网格尺寸也有较大区别。通过研究不同比例爆炸距离处水下爆炸冲击波峰值、比冲量对有限元网格尺寸的依赖性,以"炸药半径与网格尺寸之比"作为网格尺寸划分依据,提出了一种对不同当量均具有较强适用性的网格尺寸确定方法;对数值结果的误差分析表明,采用炸药半径的1/3作为数值模型的网格尺寸,其计算精度可满足工程要求;同时通过对数值计算误差进行非线性拟合,得到了不同网格尺寸下冲击波峰值压力、比冲量的误差估计式,可为研究人员根据可接受的误差范围确定任意当量下合适的网格尺寸或估计数值计算的整体误差提供参考。

钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下的破坏模式和动态响应研究

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同爆炸比例距离下的钢筋混凝土板的破坏模式和动态响应进行了数值模拟研究,提出了预测板动态响应的公式,并分析了不同混凝土抗压强度和钢筋配筋率对板动态响应的影响程度。结果表明:随着比例距离的增大,板由脆性剪切破坏逐渐转变为塑性弯曲破坏;增大混凝土的抗压强度和钢筋配筋率能减小板的跨中位移,有效地提高板的抗爆能力。

空中和水下爆炸冲击波数值模拟的网格尺寸效应对比分析

爆炸冲击波在不同物理属性介质中的传播特性存在较大差别,使得其对数值模拟网格尺寸的依赖性也不尽相同。采用Euler算法建立了不同当量、不同网格尺寸下自由场空中和水下爆炸的全耦合数值模型,通过数值解与经验公式计算值对比,对空中和水下不同比例爆炸距离处爆炸冲击波数值模拟的网格尺寸效应及计算精度进行了对比研究。结果表明对于空中爆炸,比例爆炸距离较大处冲击波峰值超压的数值计算误差较小,而水下爆炸基本上与此相反;空中爆炸冲击波峰值的数值计算误差曲线以比例爆炸距离0.7 m/kg1/3为界,具有明显的"前陡后缓"特征,而水下爆炸的误差曲线整体上较为平缓。此外,文中提出可采用"炸药半径与网格尺寸之比"确定网格尺寸,通过具体算例证明了该方法对不同当量的空中爆炸和水下爆炸问题均具有较强的适用性。