拱顶钢储罐内部蒸气云爆炸冲击荷载的数值模拟

利用TNT当量模型模拟储罐内部的蒸气云爆炸,对拱顶钢储罐内部爆炸流场和壁面爆炸冲击荷载进行数值模拟。首先将储罐壁面视为刚性,系统考察拱顶罐在各种不同工况下的爆炸流场及壁面反射冲击荷载分布情况;然后进一步考察爆炸流场与罐壁之间的耦合效应对爆炸冲击荷载的影响。研究表明：储罐壁面爆炸冲击荷载最大值出现在顶盖中心区域,且往往出现在第2个波形峰值位置,而壁面其他位置的冲击荷载最大值一般出现在第1个反射超压峰值位置;爆炸流场和容器壁面间的耦合效应对内部爆炸冲击荷载的影响不大,计算分析时可近似采用非耦合模型。     

爆炸荷载作用下钢板与钢筋混凝土组合梁动力响应分析

本文应用分层Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁的非线性动力有限元法，研究化爆和核爆荷载作用下钢板与钢筋混凝土组合梁动力响应问题，探讨其动力响应特性以及钢板设置方式对钢筋混凝土梁动力响应的影响。     

粗苯储罐蒸气云爆炸后果定量分析

储罐区防火间距的设计通常依据相关标准规范,本文以山西某化工厂粗苯储罐燃爆事故为例,提出一种更加实用的储罐区防火间距设计方法.粗苯液体沸点低,易挥发,在储罐内液面上方易形成气相空间,遇点火源易引起蒸气云爆炸.基于文献中储罐液位在半罐以上,可保证在任意起爆点位置罐顶均先于罐底发生破裂的结论,建立储罐液位在半罐以上致使罐顶破裂的蒸气云爆炸模型.基于一定的假设,采用TNT当量法,对不同液位状态下5 000m3粗苯储罐发生蒸气云爆炸的后果定量分析,计算蒸气云爆炸的各级损害半径的极值.结果表明:随着储罐内液位的升高,其实际发生蒸气云爆炸的各级损害半径越小,但其理论发生蒸气云爆炸的各级损害半径越大.对于任一液位状态下的储罐蒸气云爆炸情况,其各级损害半径的相对大小为:轻伤区半径R3>财产损失半径R4>重伤区半径R2>死亡区半径R1.     

爆炸荷载下泡沫混凝土减振层动力响应分析

为研究爆炸荷载下泡沫混凝土减振层厚度对岩体拱结构的减振性能影响,基于ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件,建立炸药-空气-结构流固耦合模型,在岩体与衬砌间设置0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 m不同厚度泡沫混凝土减振层。应用流固耦合算法对比分析了衬砌外层拱顶、拱肩和拱脚单元最大有效应力、峰值压力及峰值位移。拱顶上方单元压力与TMB5-855-1公式吻合良好,验证了模型有效性。数值模拟结果表明:设置减振层后拱顶、拱肩和拱脚最大有效应力变小,拱脚减少超过80%;随减振层厚度增加,拱顶、拱肩和拱脚峰值压力减小,峰值位移增加,当厚度超过0.6 m,减振抗爆效果不明显,峰值位移趋于稳定;拱顶作为响应强烈部位,应采取加固措施;综合考虑经济因素,建议设置0.6 m厚减振层。     

近场爆炸时混凝土桥墩的动力响应分析

为研究爆炸荷载作用时混凝土桥墩的动力响应,基于爆炸基本理论,开展近爆作用下混凝土桥墩的数值模拟与破坏模式研究,并通过方柱墩与圆柱墩对比、墩柱配筋方式与爆心位置变化等分析墩柱底部的水平位移和水平速度时程变化,进而研究墩柱的抗爆性能与破坏形态。研究结果表明:同等条件下圆形墩柱的抗爆能力要优于方形墩柱;爆炸荷载作用下墩柱纵向主筋的配置可改变墩柱的破坏形态,且墩柱底部的抗剪能力主要靠纵向主筋提供,箍筋的抗爆作用有限;近场爆炸时地基对墩柱底部的约束作用明显,进行墩柱抗爆设计时,可以结合基于性能的抗震理论实现墩柱底部的塑性铰设计。     

水下爆炸冲击下码头结构动力响应的数值模拟

为探究水下爆炸冲击对码头结构的结构损伤,开展爆炸荷载下高桩码头结构的数值模拟分析。基于ALE多物质流固耦合法,建立了码头结构的水下爆炸Lagrange-Euler全耦合模型,基于Cole经验公式,验证了模拟的可靠性,研究了起爆距离、起爆深度以及TNT当量对码头结构动力响应特性的影响规律。结果表明,在水下爆炸冲击荷载作用下,所有桩柱产生不同程度损伤,码头端部的第一根桩柱底部基岩区域以及与横梁相连的基岩区域塑形损伤破坏较为严重;当TNT炸药的起爆距离较小时,桩柱上的反射波要强于水底面的反射波,并会与之相抵消,作用在桩柱上的反射稀疏波会随之削弱;在其他条件相同的情况下,当起爆点到自由水面的距离与起爆点至基础底面距离之差的绝对值越大时,爆炸荷载作用于码头结构上的压力峰值会显著增大。     

混凝土大坝在水下爆炸作用下的动力响应分析

为了研究混凝土大坝在水下爆炸冲击荷载作用下的应力分布和动力响应,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立大坝结构爆炸数值分析模型,包括炸药、水介质、空气介质、坝体混凝土、岩石五个部分。选取底宽60 m、高85 m的大坝作为研究对象,考虑爆炸荷载作用下混凝土大变形和高应变的影响,采用HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型模拟坝体混凝土的损伤破坏和塑性变形,研究了不考虑重力和考虑重力的两种模型条件下可能的破坏模式和破坏机理。数值模拟得到爆炸后大坝的应力分布,进而选取4个典型位置点研究其位移时程和压强时程。研究表明：爆炸初始产生的缺口是冲击波扩散的起点,冲击波会发生多次反射,爆炸初始时最大应力可超过50 MPa,之后在10～30 MPa之间震荡。各个典型位置均在第1次反射时达到最大峰值压力,可将第1个反射压力作为弧面板的爆炸冲击荷载;最大von Mises应力出现在爆源附近的缺口以及坝坡转角等易发生应力集中处;典型位置的位移与距离炸药位置呈负相关;重力产生的位移和压力对爆炸响应起抵抗作用,但最大von Mises应力无显著区别。     

空气中TNT爆炸的数值模拟

为了研究TNT炸药爆炸产生的冲击波在空气中的传播规律和预测不同比例距离的超压峰值,应用LS-DYNA有限元软件模拟了7.5 kg TNT爆炸的冲击波传播过程,揭示其能量衰减规律。并用2种经验公式计算不同比例距离的冲击波超压峰值。对数值模拟结果、经验公式结果和已有的实验数据进行对比。结果表明:数值模拟结果与实验数据吻合较好,误差在10%以内,证明了计算模型和参数的合理性。2种经验公式,叶晓华推荐的经验公式与实验数据的误差相对较小,距爆心3.5 m处,误差仅为0.66%。说明叶晓华公式相比Henrych公式更为可靠。但随着爆距的增大,误差也明显增大。建议此公式在比例距离小于2.6 m/kg1/3时采用。     

爆破荷载作用下岩石边坡动态响应的FLAC3D模拟研究

已有的岩石边坡爆破动力响应分析多用有限单元法.作者尝试运用FLAC3D的动力分析模块进行岩石边坡爆破动力响应分析.建立了能够反映主要地质构造的三维岩石边坡数值模型.介绍了三维有限差分程序FLAC3D动力分析的理论基础,包括边界条件的设定、动力荷载的输入、阻尼的选取以及岩体本构模型的选择.采用FLAC3D模拟了该岩石边坡在爆破荷载作用下的动态响应.分析了爆破结束后边坡体内位移场、应力场、速度场以及塑性区的分布情况,并与爆破前进行对比.将计算结果与实测数据进行了比较,结果表明FLAC3D用于爆破荷载作用下岩石边坡动态响应的数值模拟是可行的.     

在拱腰爆炸荷载作用下锚杆动态响应数值分析

为研究拱腰集中装药下锚杆的动载响应特性,利用有限元分析程序LS_DYNA 3D,对锚杆的轴向应力分布规律进行了显示动力分析。对比爆心径向同一距离测点的实测压应力时程曲线,模拟结果曲线峰值、形态和趋势与之较为一致。迎爆侧受压强度明显大于背爆侧,最强的受压部位在迎爆侧拱腰;迎爆侧拱顶和拱腰受拉强度比较大,最强受拉部位在拱顶。受压峰值和受拉峰值从锚头到锚端都是先增加后减小,但最大峰值位置不同,并利用应力波原理和最大拉应力瞬时断裂准则分析其原因。     

爆炸载荷下建筑物动态响应的数值分析

为了研究建筑物在爆炸载荷下的动态响应,采用有限元的方法对近距离爆炸对建筑物的破坏效应进行了数值模拟研究。建立了一个七层七跨的钢筋混凝土(带门窗)结构建筑模型,对800 kg TNT炸药在正面及侧面不同距离处爆炸时建筑物的响应特性进行研究,得出了每种工况下建筑物不同位置处压力、速度、加速度及位移随时间变化曲线。为建筑物在外爆炸作用下的破坏效应评估提供了重要的参考。     

An Indirect Method for Static Measurements of the Mass of Petroleum and Petroleum Products in Vertical Cylindrical Steel Tanks

Equations and estimates are obtained for the errors in measuring the mass of petroleum and petroleum products by an indirect method. Versions of measurements of the level of a product using a tape measure and a level gauge are considered. Examples of calculations of the errors in measuring the mass of a product and the mass of a dose are given, which enable both methods to be compared.     

近地面TNT爆炸的试验研究和数值模拟

为了研究近地面化学爆炸的冲击波传播特性,在试验场进行了不同当量的TNT近地面爆炸试验,并应用有限元方法模拟了其中2种工况的冲击波传播过程。数值模拟结果与试验数据吻合较好,表明计算模型和参数选取的合理性和正确性,该模型和算法可以为进一步研究近地面爆炸冲击波传播特性提供有效手段。     

水下爆炸冲击波的数值模拟与试验研究

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对小当量TNT炸药在无限水域内爆炸进行数值模拟,并将数值计算结果与实验室内实测数据以及传统的经验公式计算结果进行对比。分析发现:用传统的经验公式计算小当量TNT炸药在水下爆炸时的爆炸冲击波压力峰值,与实测值相比存在较大误差;运用有限元显式动力分析方法计算得到的水下爆炸冲击波压力峰值与实测值相吻合,并且水下爆炸冲击波波形相近。对数值计算值进行拟合得到水下爆炸冲击波压力峰值的计算公式,可以对同等条件下的水下爆炸试验进行估算。     

不同爆炸荷载下长江隧道的动力响应和损伤分析

运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对长江隧道中的非接触空中爆炸和接触爆炸等2种工况进行数值模拟分析,研究2种爆炸工况中盾构隧道衬砌结构内的能量耗散特性,基于能量原理探讨盾构隧道中衬砌结构各部位的动力响应,明确不同工况中隧道内爆炸冲击波的传播过程,获得隧道行车道板和衬砌结构的损伤特征,研究结果为大型盾构隧道抗爆设计提供理论依据.     

综合管廊内燃气爆炸荷载特性实验研究和数值模拟

我国综合管廊内燃气安全问题亟待研究和解决.为了研究管廊内燃气爆炸荷载特性,在0.11 m×0.11 m×6 m的小尺寸管道内进行甲烷-空气混合气体封闭爆炸实验,研究了在不同点火能量(电极点火-2 J;化学点火-5 J)下,甲烷浓度为7.5％ ～13.5％的爆炸波的传播规律.结果表明:燃气爆炸超压峰值随浓度的增大先增加后...     

土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力的数值模拟

对于土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力如何计算及其是否安全,是一个值得研究的问题.利用LS-DYNA3D有限元程序,运用非线性动力学基本理论和算法,适当选取材料的本构关系,对半无限土介质中集团药包爆炸地冲击作用下埋地管线的动力响应问题,进行了数值模拟研究,得出了埋地管道的迎爆面上受到很大的轴向拉应力作用,且其为瞬态受力过程的结论.模拟计算结果与实验结果较为吻合,表明采用数值模拟方法研究土中爆炸地冲击对埋地管线的作用是可行的.