地下拱形结构爆炸响应计算二维和三维模型比较

数值计算是研究地下拱形结构在爆炸荷载作用下动力响应问题的一种较好方法,数值计算过程中将三维(3D)模型简化为二维(2D)模型能提高数值计算效率,同时也会造成一定的计算误差。为了研究二维计算模型能否等效三维计算模型以及等效的前提条件和范围,采用数值计算分别对3D模型和2D模型爆炸冲击作用下地下拱形结构动力响应进行比较分析。计算结果表明:在两种计算模型中,自由场压力峰值的计算结果在装药周围差异较大,随着装药距离的增加趋于吻合;在2D模型中拱形结构的约束条件被增强,导致2D模型计算得到的应力、应变和质点振动速度偏小;当比例爆距大于一定值时2D模型和3D模型的计算结果吻合较好,计算表明该临界值为临界比例距离为2.76 m/kg1/3。

防爆墙迎爆面反射压力系数计算方法研究

研究防爆墙迎爆面荷载计算方法有助于防爆墙的科学设计和合理使用。爆炸产生的反射冲击波压力是作用在防爆墙上的主要荷载,由入射压力和与相应的反射压力系数的乘积得到。针对墙体变形情况下作用于防爆墙上的反射压力系数的计算方法进行了研究,发现作用于墙体的反射压力系数和墙体变形没有直接关系。基于这一现象,将墙体变形和冲击波墙面反射解耦考虑,提出了反射压力系数的计算方法。对比了地面爆炸及近地表空中爆炸对墙体反射压力系数分布规律的差异,建议了近地表空中爆炸时墙体反射压力系数的计算方法。

化爆作用下岩石介质自由场应力波传播方程拟合方法研究

为得到不同工程条件下岩石化爆自由场分布特征,采用工程类比的方法,在试验数据和经验公式的基础上,采用加权最小二乘法对改进自由场应力波公式参数进行拟合。在分析参照工程与参照试验岩石及炸药参数的基础上,根据设计工程与参照工程和参照试验中岩石介质的波阻抗、弹性模量、炸药当量等参数的相似程度定义权重,将等值平均改为加权平均,对各经验公式进行加权最小二乘拟合。在确保类似工程和试验对设计工程具有更大参考价值的前提下,确定自由场应力波计算的改进公式,使爆炸荷载计算公式对设计工程具有更好的适用性。

爆炸荷载作用下地下拱结构动力分析

为了准确分析爆炸作用下地下拱结构的动力响应,利用阻尼系数来表达土介质与结构的动力相互作用,建立结构运动方程。由于结构动态响应方程的复杂性,在计算中对结构进行了简化,忽略了结构剪切力、转动惯性矩以及切向力的影响,并且假设拱结构在切线方向是不可延展的。利用振型分解法获得了两端固支拱结构在爆炸荷载作用下的动态响应的解析解。对圆心角为120°的拱结构单元进行了计算,得出了位移、速度和加速度时程响应曲线,探讨了参数响应的最大值与比例爆距之间的关系,得到了最大值与比例爆距之间的关系曲线。利用解析计算得到了结构弯矩的包络图。