长持时爆炸冲击波产生方法

不同持时的爆炸冲击波对建筑结构及防护工程的作用显著不同，在试验或数值模拟中常需要得到长持时爆炸冲击波，延长爆炸冲击波正压作用时间是研究长持时爆炸荷载下结构响应的难点。在AUTODYN中建立长筒爆室小当量炸药多点延时起爆模型，分析爆炸冲击波在长筒爆室中的传播规律，研究管道长度、延时起爆时差、起爆顺序对冲击波波形的影响。结果表明：距离增加，超压峰值减小、正压持续时间增加；根据炸药量和爆室长度合理地选择起爆时差可以获得波形丰满且连续衰减的超压时程曲线；爆室底部起爆、合理控制延时间隔，可以形成类似于大当量远距离爆炸下产生的连续衰减的长持时冲击波。分别给出100、200 ms爆炸持时起爆方案，为长持时爆炸模拟装置的设计提供技术支持。     

钢管混凝土柱对爆炸冲击波影响的数值模拟研究

通过LS-DYNA软件对两种截面的钢管混凝土柱在爆炸荷载下爆炸冲击波的传播过程进行了三维数值模拟。混凝土采用HJC模型,钢管采用了考虑应变率的随动硬化塑形模型,炸药采用TNT炸药,使用LS-DYNA程序中的高能炸药爆轰产物压力-体积关系的JWL状态方程分析了爆炸冲击波的传播过程,得到了在不同比例距离下爆炸冲击波在通过两种截面柱子时超压峰值的衰减及增大规律。     

钢箱梁抗爆试验中冲击波超压测试方法研究

为了测定钢箱梁抗爆试验中冲击波超压值的大小,同时保证试验中传感器的安全及测量数据的准确性,采用了偏离炸药起爆点的超压测试方法,并通过误差分析,在经典理论公式的基础上,得到考虑钢箱梁变形破坏的冲击波超压反射系数为1.65,由该反射系数计算的超压理论计算值与实测值吻合度较好,最大误差不超过10%.同时对试验冲击波超压值进行了数值模拟,通过数值模拟验证了炸药参数的合理性,为今后研究钢箱梁爆炸动力响应与爆炸威力之间的关系提供了基础.     

爆震弹近地动爆冲击波超压非致命特性研究

为了研究爆震弹近地动爆冲击波特性,运用AUTODYN软件仿真分析了某型64 mm爆震弹在不同运动速度以及不同距地高度下冲击波的衰减规律及非致命特性.研究结果表明:动爆条件对冲击波的增益效果整体上随距离的增加而逐渐减小;随运动速度的增大,超压值整体增益效果有所增加,对人员致伤效果可达严重损伤;随起爆高度增加,冲击波本身到...     

瓦斯爆炸致灾通风系统实验及应急救援方法

拓扑分析瓦斯爆炸频发点的局部通风系统模型,建立了利用弱面玻璃板模拟通风设施的管路实验模型.研究了瓦斯爆炸超压波在实验模型中传播时,遇不同位置弱面板的超压峰值变化规律;分析了弱面板破坏前后超压峰值的变化规律及分布特征,并对冲击波后弱面板破坏的片度分布结果进行了统计.确定了实验模型中同一爆源点爆炸冲击波对不同位置弱面板的破坏程度,分析了爆炸产物的组分,模拟计算了超压波衰减的量化特征,为风网模型中通风设施的防爆配置提供指导.提出了在关键通风设施位置预置常开自动风门;瓦斯爆炸冲击波破坏原有通风设施后泄压,预置常开风门自动关闭,从而恢复通风系统的新思路.     

大型浮顶储油罐爆炸动力响应及破坏机理

为研究大型浮顶储油罐结构在可燃气体爆炸作用下的变形破坏机理,根据Von Mises屈服条件和强度理论,建立了储油罐结构在爆炸荷载作用下的广义屈服函数和失效破坏准则,利用显示非线性动力有限元软件LS-DYNA,采用ALE流固耦合算法,对爆炸作用下容积为15×10⁴ m³的大型浮顶储油罐结构的罐壁位移、加速度、应力、应变等动态力学响应进行了数值模拟,计算结果表明:浮顶油罐的失效破坏模式为迎爆面顶部罐壁产生内凹塌陷和屈曲变形,迎爆面中部驻点区首先屈服并带动相邻部分达到屈服状态,同时在变形区周围明显形成不规则的塑性铰环,导致罐壁产生内凹屈曲．爆炸作用下,罐内液体既对罐壁产生一定的冲击作用,也能吸收和耗散部分爆炸能,储罐内液面较高时能提高油罐结构的抗爆能力．     

冲击荷载下大型LNG储罐混凝土外罐的数值模拟

为获得大型全容式LNG储罐混凝土外罐在冲击荷载作用下的动力响应及其规律,本文基于LNG储罐实际工程,以ANSYS/LS-DYNA有限元软件为分析平台,建立了LNG储罐混凝土外罐在冲击荷载作用下的精细化有限元数值模型。以"战斧"巡航导弹为冲击物,分析了储罐结构的内力、变形及其规律,并总结了冲击荷载作用下结构的失效模式。结果表明:冲击荷载下,本文的数值模拟方法及其适用性通过混凝土靶板冲击试验结果得到验证;罐壁处预应力钢筋的布置可以增强其抗冲击能力;LNG储罐混凝土外罐冲击破坏分为局部凹陷、混凝土表面剥落和击穿破坏三种类型;冲击荷载下储罐穹顶与外罐壁、外罐壁与底板连接处为薄弱位置,为储罐结构抗冲击防御设计提供了依据。     

煤矿瓦斯爆炸冲击下的弧形防爆墙数值模拟研究

为研究掘进面、巷道、采空区、生产隔离区等地点的瓦斯爆炸防护墙的弧度对冲击波的影响,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对圆心角分别为30°,45°,60°,75°,90°的弧形防爆墙在相同高度、药量和爆距条件下的计算模型进行了模拟,对墙后水平和竖直方向测点的超压值进行分析,并对比经验公式,得出不同弧度下防护墙体的冲击波分布规律以及墙后超压的分布特点。结果表明:(1)相比于直墙式防爆结构,弧形防爆墙受到爆炸冲击波时具有更好的消减作用;(2)各测点压力按照分布特点呈现先增加后衰弱的趋势,不同测点峰值压力受距离墙体和地面远近的影响;(3)相比于其他弧度防爆墙,弧度为60°防爆结构具有较好的抗爆炸冲击波效果。     

牵引速度对装药水中爆炸冲击波的影响

为研究柱形装药牵引运动速度对冲击波超压的影响规律,运用动力学分析软件AUTODYN对柱形装药水中动爆过程进行了数值模拟,获得了柱形装药牵引速度和长径比对冲击波超压场的影响规律.结果表明,在牵引速度的影响下,不同长径比药柱爆炸冲击波超压在不同方位角θ上的差异相对于静态爆炸更为明显;药柱牵引速度V=0m/s时,长径比小的药柱爆炸所产生的轴向(方位角θ=0°)冲击波超压峰值相对较高,径向超压峰值较低,而长径比大的药柱轴向(方位角θ=0°)超压峰值较低,径向超压峰值较高;当牵引速度V由0m/s增加到200m/s时,轴线正向和径向的最大超压峰值相对于静态分别提高了7.8%和7%.     

地下建筑内爆炸冲击波荷载分布规律研究

针对地下建筑结构或高层建筑地下室对爆炸灾害防护设计的需要,研究了建筑内爆炸冲击波在房间墙体开口及通道中的传播过程。通过与相关内爆炸模型试验数据对比,确定了合理的有限元内爆炸数值模型和计算参数,在此基础上模拟分析了内爆炸空气冲击波流场及爆炸荷载分布规律,重点研究了装药量与爆室容积比(W/V)、爆室墙面开口面积与房间容积参数V2/3比(A/V2/3)等因素对建筑内外空气冲击波及壁面反射冲击波的影响,根据大量计算结果,拟合给出了由爆炸间开口向外泄露的空气冲击波压力峰值衰减公式。     

天津港“8·12”特大火灾爆炸事故建筑物及非结构构件破坏特征

为了研究分析天津港“8·12”特大火灾爆炸事故对建筑物及非结构构件造成的破坏特征,为城市防灾规划中安全距离划定提供依据,在详尽的灾害现场调查及相关数值计算基础上,建议了一种综合描述近场和远场冲击波超压峰值与比例距离关系的表达式。通过与实际建筑物及其玻璃的破坏情况的对比验证,并根据爆炸能量大小和距爆炸源的距离不同,以及可能造成的人员伤亡情况,将灾害危害范围划分为不同的破坏等级,可为城市防灾规划编制提供借鉴。     

A numerical simulation of the influence initial temperature has on the propagation characteristics of,and safe distance from,a gas explosion

A model roadway with a cross-sectional area of 80 mm × 80 mm and a length of 100 m was used to estimate the overpressure, the temperature, the density, and the combustion rate during an explosion. AutoReaGas software was used for the calculations and the initial temperatures were 248, 268, 308, or 328 K. The methane–air mixture had a fuel concentration of 9.5% and the tunnel had a filling ratio of 10%. The results show that the safe distance necessary to avoid harm from the shock wave increases with increasing initial temperature. The distance where the peak overpressure begins to rise, and where the maximum value occurs, increases as the initial temperature increases. These are almost linear functions of the initial temperature. At locations before shock wave attenuation has occurred increasing the initial temperature linearly increases the maximum temperature at each point following along the tunnel. At the same time, the peak overpressure, the maximum density, and the maximum combustion rate decrease linearly. However, after the shock wave has attenuated the attenuation extent of the peak overpressure decreases with an increase in initial temperature. The influence of the initial temperature on the explosion propagation depends on the combined effects of inhibiting and enhancing factors. The research results can provide a theoretical guidance for gas explosion disaster relief and treatment in underground coal mines.     

建筑抗爆研究中超压的分布特征及确定方法

爆炸超压是描述爆炸荷载的重要指标,不同方法的超压计算结果具有较高的离散性。通过分析试验数据图表拟合确定入射超压与反射超压关系的反射系数计算式,搜集转化得到大量爆炸超压理论计算公式与爆炸试验数据,从而对爆炸超压在不同比例距离下的分布特征进行分析。研究结果表明：当比例距离小于0.5 m/kg^1/3时,爆炸超压概率密度服从指数分布;当比例距离大于0.5 m/kg^1/3时,爆炸超压概率密度服从正态分布。当比例距离小于0.5 m/kg^1/3时,爆炸超压变异系数达最大值1,比例距离在1.5~6.0 m/kg^1/3之间时,变异系数较小,在0.13~0.2 m/kg^1/3之间;反射超压变异系数较入射超压略大。依据不同比例距离下爆炸超压分布期望数据,拟合得到爆炸超压的计算公式与具有95%保证率条件下的爆炸超压分布范围计算公式。     

天然气管道泄漏爆炸事故风险分析

针对天然气管道泄漏爆炸,采用爆炸冲击波超压模型,结合TNT当量法对超压进行理论计算,确定了其爆炸事故的伤害范围,找到了影响超压的主要影响因素,提出了减小冲击波超压的措施,为制订天然气管道安全运行及应急预案提供了依据。     

LS-DYNA软件开展爆炸冲击波计算时需考虑的问题

针对LS-DYNA软件模拟空气中爆炸冲击波的传播过程时边界条件设置对计算结果的影响,验证了采用部分建模的方法对具有对称性的模型进行数值模拟的可行性;研究了无反射边界面对冲击波超压值的影响;提出把计算区域厚度与炸药厚度之比d作为判断三维模拟时模型厚度合理性的标准,并指出在进行冲击波三维数值模拟时d应大于2。     

岩体中软弱夹层影响爆炸波传播规律的数值分析

为了模拟岩体中软弱夹层对爆炸波传播衰减的影响,在块体离散元的基础上改进了数值计算方法（包括基本方程、求解步骤、能量耗散等效模式）,使其适合模拟爆源的特点、岩体中软弱夹层的性质以及应力波的传播衰减规律.用该方法建立了含软弱夹层岩体和爆源的数值模型,对岩体中软弱夹层影响爆炸波的传播衰减规律进行了数值试验.结果表明：软弱夹层前后爆炸波的振动速度峰值差别很大,存在量级上的差别;软弱夹层与爆源的距离对应力波衰减的影响很大,而夹层厚度影响较小;在两组软弱夹层之间的质点振动持续时间明显延长.数值模拟不仅给出了爆炸波经过软弱夹层的透反射关系,而且描述了不同情况下质点振动的基本形式,可为实际工程提供参考.     

苯槽罐车泄漏场景模拟及风险分析

为评价苯在运输过程中发生泄漏的灾害后果,采用事故后果模拟软件ALOHA分析苯槽罐车泄漏扩散范围和毒性区域,分析苯泄漏被点燃后火灾热辐射及冲击波超压的影响范围,使用人体脆弱性模型计算灾害区域内致死概率及个人风险值,结合Google Earth、Surfer软件绘制事故影响区域图。     

Numerical simulation of the parabolic shell surface under blast wave loading

Deformation of parabolic shell surface under explosion shock waves is a complex dynamic problem. Because of reflection and interference of blast wave, it’s hard to analytically delineate the dynamic responds of radar parabolic shell surface on blast wave. To gain the characteristics of thin shell deformation under impulsive loading of blast wave, numerical simulation methods for blast load on the shell structure was studied and analyzed. Euler-Lagrange numerical simulation was implemented by AUTODYN code to simulate the problem. Through analysis on deflection feature of radial position under different explosive mass and detonation height, an equation was founded by fitting the deflection results from numerical simulation results of shockwave loading. Experiments were arranged to confirm the validity of the formula. The results gained by simulation are consistent with experiments, and the formula can be used to delineate the deflection of aluminum alloy parabolic shell under blast loading.