Conwep算法和压力时程曲线荷载施加法在爆炸毁伤分析中的适用性

为给大型结构毁伤研究提供技术支撑,应用显示动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA,以加筋板毁伤实验为依据,分别采用Conwep算法和压力时程曲线荷载施加法将爆炸荷载施加到加筋板模型上,将两种方法的数值模拟结果与实验结果进行对比,并从受爆结构单元、荷载施加范围以及结构位移与速度3个角度分析两种方法的适用范围和局限性。结果表明:应用Conwep算法得出的数值模拟结果与实验结果的相对误差不大于5.15%;应用压力时程曲线荷载施加法得出的数值模拟结果与实验结果的相对误差不大于5.46%,均满足工程要求。因此两种方法均可作为爆炸荷载施加方法。

基于CONWEP法空爆载荷下船体结构动态响应研究

针对油气泄漏引发月池区域和钻台结构处出现空中爆炸从而造成爆炸区域结构损伤的问题,以某型船为研究对象,运用CONWEP算法对月池和钻台结构动态响应进行数值仿真研究,然后分析爆炸冲击波对月池结构的损伤效果,得到不同爆炸位置下爆炸载荷能量变化,并将船舶结构损伤进行对比分析,得到了月池与钻台结构能量变化、损伤变形的特点与规律。结果表明:爆炸中心越接近月池结构中心,爆炸冲击波产生的炸药能作用在结构上的能量越多,月池结构更为危险。

钢筋混凝土端面重墙结构的抗爆性能规律

为研究钢筋混凝土端面重墙结构在爆炸冲击波下的抗爆性能,依据最大TNT当量为300 kg的现场试验,对D1、D2、D33种不同构型端面重墙的损伤破坏规律进行数值模拟研究。基于LS-DYNA有限元分析软件,建立流体和固体耦合数值模型,计算得到3种重墙房屋结构在爆炸冲击波作用下的破坏形态,并利用试验结果校正模型参数。进一步利用ConWep算法进行爆炸载荷加载,通过控制药量和爆距,得到不同超压和冲量载荷下重墙结构的破坏特征。以重墙的残余倾覆角作为划分依据,将计算结果分为3种破坏等级,拟合得到的超压-冲量曲线和药量-距离曲线可用于燃烧爆炸品厂房安全距离和仓库容量设计以及意外爆炸下的破坏程度评估。对比3种相似结构不同尺寸重墙的超压-冲量曲线,发现小尺寸D2构型的抗爆性能最差;当爆炸载荷超压较小时,大尺寸D3构型与D1构型抗爆性能相似;当超压较大时,D3构型的破坏形式发生变化,超压-冲量曲线发生右倾现象。

表征外部爆炸作用下舱段破坏的新型冲击因子研究（英文）

基于结构遮挡的冲击波能量提出了一种新型冲击因子。为验证该冲击因子在外部爆炸问题中的适用性,使用CONWEP算法对典型三舱段模型在不同装药工况下的响应进行非线性有限元数值仿真,并采用准静态法计算受损舱段的剩余极限强度。计算结果表明新型冲击因子相比传统冲击因子更适合用于表征外部爆炸作用下结构的整体破坏。对于远场爆炸工况,强力甲板最大位移、舱段塑形应变能和剩余极限强度在新型冲击因子衡量下均显示出较高的一致性。在近场爆炸工况中,由于结构局部变形的影响,计算结果存在一定的离散。

爆炸荷载作用下高速列车车窗玻璃的动态响应

列车侧面爆炸环境下,车窗玻璃在强冲击载荷作用下容易破碎伤人,70%伤亡人员是由爆炸冲击波对玻璃损伤后产生的高速飞溅碎片造成.针对这一问题,以某型动车组二等座车厢的车窗为研究对象,建立带有复杂车窗结构的高速列车三维有限元模型,采用LS-DYNA软件中的CONWEP计算模型,并考虑玻璃板块间惰性气体层作用以及PVB胶的影响,结合ALE多物质算法进行数值模拟.研究结果表明,以7 kg TNT为爆炸物输入条件,当爆距为2.5 m时车窗外层玻璃冲击波超压峰值达到971.4 kPa,内外层玻璃发生大面积脱落.当爆距为4 m时,车窗玻璃板心最大位移为16.1 mm,其速度峰值为11.5mm/ms,加速度峰值为26.3 mm/ms^(2),在爆距为2.5 m时,加速度响应的最大值为945.5 mm/ms^(2),远远大于4 m时的加速度响应值.在TNT当量一定的条件下,车窗玻璃板心位移峰值、速度峰值、加速度峰值随着爆距增大呈指数型衰减.