CONWEP与流固耦合爆炸加载差异性及砌体墙动力响应特征

为了研究砌体墙在大当量爆炸加载下的动力响应行为,根据TNT当量为500 kg,爆心距为13 m的现场试验,利用内聚力单元方法(Cohesive Zone Method,CZM)建立有窗和无窗双面砌体墙全尺寸数值模型,分别采用常规武器爆炸参数计算程序(Conventional Weapons Effects Program,CONWEP)和有限元仿真软件中的流固耦合(Coupled-Eulerian-Lagrangian,CEL)方法施加爆炸荷载进行数值计算。研究结果表明,与试验在地表测得的扫掠超压数据相比,CONWEP和CEL方法的入射超压峰值与试验结果基本相符:CEL方法入射冲量与试验接近,但其抵达时间较试验早7.1%,上升沿时间为试验的4倍;CONWEP方法超压衰减较慢,正压持续时间和冲量分别比试验大50.7%和42.56%,而抵达时间和上升沿时间与试验一致。分析认为,CEL加载冲击波抵达时间和上升沿持续时间受比例距离和网格尺寸影响,比例距离和网格尺寸越大,冲击波抵达时间越晚,上升沿时间越长。此外,冲击波流场的时空分布差异性体现在:CONWEP方法加载的波阵面为理想半球形,CEL方法加载的波阵面为扁球状;对于施加于墙面的反射超压峰值,CONWEP方法加载各区域的峰值更大且各向衰减率一致,而CEL方法加载在y轴(竖直)方向的衰减率大于z轴(水平)方向;在墙体渐进破坏规律研究中,CEL方法加载能够较为准确地模拟墙体的局部破坏特征。并且,CEL方法加载下墙体最终破坏形态与试验结果更接近,CONWEP方法则破坏程度更大。