平面冲击载荷下不同形式含柱壳结构的防护性能

以防护工程中新型分配层的设计为背景,对含单层和两层柱壳的混凝土结构中应力波的衰减和演化规律进行理论和数值分析,经过大量的计算发现,柱壳的纵向位置、层间距和排列形式对结构的削波性能有着较大的影响。计算结果表明：含单层柱壳时,柱壳距离被保护区域越近,结构的削波性能越好;当含双层结构时,被保护区域的应力时程曲线呈现明显的＂驼峰＂状,柱壳的层间距越小,结构对应力波的隔离效应越明显,且两层柱壳错开结构防护效果优于对齐结构。     

建筑结构在爆炸荷载下的破坏模式综述

爆炸是引起建筑物连续性倒塌的主要原因.由于爆炸事件的频繁发生,对爆炸荷载下建筑结构的反应和破坏模式的研究已经成为热点.过去几十年很多学者对爆炸荷载下建筑结构及其构件的反应和破坏模式进行了研究.本文以大量系统的文献为依据,综合分析了爆炸荷载的特点,框架结构对爆炸荷载的反应,及其结构构件在爆炸荷载下的破坏模式.为以后建筑结构的设计提供了一定的依据.     

爆炸灾后建筑结构性能评价及修复加固研究进展

在爆炸荷载作用下,建筑结构会产生不同程度的损伤,甚至可能发生连续性倒塌。建筑结构性能评价是爆炸灾后重建阶段结构处置与修复加固方式选择的重要依据,是指在爆炸发生之后,考虑建筑爆炸损伤,对建筑结构的残余性能进行分析和评定。经过几十年的发展,建筑结构抗爆研究已经成为一个热门研究方向,许多学者开展了诸多相关研究,但现有研究成果大多为爆炸发生前的防护设计与分析。为了促进该领域更加全面深入的研究,为灾后重建工作提供技术支持,对爆炸灾后建筑结构性能评价涉及的一些关键问题进行详细的介绍与总结,并对可行修复加固技术的相关研究及应用进行总结与评述。经过多年发展,学者们建立了用于结构构件爆炸损伤评估的超压—冲量曲线和残余承载力评估公式,提出了建筑爆炸损伤等级及受灾区域划分方法,并在碳纤维布加固修复钢筋混凝土结构方面积累了丰富经验,但目前关于灾后建筑结构性能评定及修复的研究仍处于起步阶段,距离实际工程应用还有较大差距。     

内部爆炸荷载下网壳结构的抗爆防护措施

为进行内部爆炸荷载作用下网壳结构的抗爆防护措施研究,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉、屋面板、墙体和地面在内的精细化K8型单层球面网壳模型,通过流固耦合算法使爆炸冲击波与结构相互作用,分析了局部杆件加固、屋面板的选取及墙体开洞等抗爆防护措施的效果,结果表明内部爆炸荷载作用下,通过对网壳外环杆件进行加固、选择轻质的薄屋面板、增大墙体开洞面积、增高墙体洞口位置及减小墙体洞口间距等措施,能够有效降低网壳结构的动力响应.     

气体爆炸载荷作用下抗爆容器的动力学响应

首先对抗爆容器内气体爆炸载荷进行了研究分析,利用非线性有限元软件ANSYS和Von Mises屈服准则对抗爆容器在气体爆燃和爆轰两种不同情况下的动力学响应进行了强度分析,得到了抗爆容器特征点的等效应力时间曲线和主要部位的等效应力云图以及壳体变形特征。在爆炸载荷作用下,抗爆容器在容器与接管以及与支撑板连接部位出现较高的峰值等效应力。和爆燃载荷相比,爆轰载荷条件下抗爆容器各部位的峰值等效应力大得多。抗爆容器在爆燃载荷作用下处于弹性变形范围,处于安全状态;在爆轰载荷作用下,容器局部发生塑性变形并进入塑性屈服,但由于材料的应变率强化效应,可以认为该容器整体上还是安全的。     

多层板壳结构在水下接触爆炸载荷作用下的试验研究

对多层板壳结构在3种不同装药量进行了水下接触爆炸试验,对试验模型所产生的结构变形、破口尺寸、破口形状及试验模型典型部位的动态响应情况进行了观测与分析.验证了试验之前的理论分析和数值仿真的正确性和合理性,即在不同装药量下分别破坏1层、2层及3层靶板.同时探讨了有无水下防御结构的利弊及防护效果,这对于舰船舷侧防护结构在水下接触爆炸载倚作用下的防护机理研究具有参考意义.     

高强混凝土板的抗爆性能试验研究

通过两组HHT600高强混凝土(RC)板和普通RC板的抗爆炸试验,研究裂缝的产生、开展过程,分析了这两种板的压力、位移、加速度、应变时程响应及破坏特征。结果表明:板配筋采用HHT600级高强钢筋,能有效减少裂缝的开展,提高钢筋混凝土板的抗爆性能。研究成果为高强钢筋在防护结构中的推广使用及设计提供参考。     

单侧隧道内爆炸荷载作用下双线地铁隧道的动力响应与抗爆分析

研究了单侧地铁隧道内爆炸荷载作用下双线地铁隧道的动力响应,并选用泡沫铝作为防爆措施进行了地铁隧道的抗爆分析．在土-结构动力相互作用分析中,采用有限元与无穷元相耦合的方法建立了由双线隧道及其周围有限成层土区、远场半无限土区的整体计算模型,其中土体的有限元模型是依据某地铁工程的地质勘探资料建立的．通过该实际地铁工程的数值仿真以及计算结果的对比分析,揭示了爆炸超压、双线隧道的埋深和间距以及隧道周围土质条件对隧道衬砌应力场的影响;研究结果也表明泡沫铝具有良好的缓冲吸能作用,是提高地铁隧道抗爆能力的一种有效措施．     

爆炸冲击波作用下钢板-混凝土组合结构受力性能分析

为防护爆炸冲击波对建筑物的破坏作用,提出了一种新型钢板-混凝土组合结构,分析了组合结构在爆炸冲击波作用下的变形及变形吸能特性。采用单向构件在均布荷载作用下的抗力分析方法,推导了基于极限抗弯承载力的组合结构极限抗力的计算公式;采用单向构件在冲量荷载下的动力响应分析方法,对组合结构的整体变形进行了分析,推导了基于大挠度变形的组合结构变形以及变形吸能计算公式,系统分析了爆炸当量、结构高度、结构厚度等因素对组合结构变形的影响。结果表明,随着爆炸当量、结构高度增大,结构厚度以及钢板厚度减小,组合结构墙体转角增大,变形加剧。     

爆炸冲击波作用下建筑结构动力特性的数值模拟与试验

利用ALE算法和炸药爆轰产物JWL状态方程,采用动力分析有限元程序LS-DYNA3D,对2层框架结构建筑物在爆炸冲击波作用下的动力特性进行数值模拟,并通过结构模型的爆炸试验,得出不同位置处质点压力和加速度时程曲线.研究表明,数值模拟与现场试验结果基本吻合,汽车炸弹在近距离爆炸时对建筑物的破坏威胁较大.     

燃气爆炸事故对住宅建筑的破坏

目前燃气爆炸事故灾后调查中,尚缺乏有关其破坏机理及特点方面的研究。介绍了发生于上海的2起燃气爆炸事故的概况及处理方案。运用理论计算、数值模拟等方法得出了2起事故中破坏较为严重的预制板和现浇板的抗爆能力,估算出2起事故的爆炸超压。分析了2起事故爆炸超压相差不大,但破坏后果却相差较大的原因。进而对燃气爆炸对房屋造成损坏的特点进行了分析,认为：1）双向现浇板的抗爆能力要远优于单向预制板;2）点火源所在房间直接受到超压波的冲击作用而破坏最为严重,周围房间的破坏则是由震动引起的,距离爆炸点越远影响越小。     

超高性能钢纤维混凝土抗二次接触爆炸性能研究

采用复合技术制备了两种强度等级的超高性能钢纤维混凝土(UHPSFRC),对6块靶体进行了抗一次和抗二次接触爆炸试验,对比分析了靶体材料的抗爆炸性能.结果表明,制备的超高性能钢纤维混凝土具有优异的抗一次和抗二次爆炸性能.对压缩系数进行了计算分析,建议超高性能钢纤维混凝土(有粗骨料)CF150的压缩系数取为0.112,超高性能钢纤维混凝土(无粗骨料)CF200取为0.096,且CF200的抗二次爆炸压缩系数要降低到80%左右.     

Quantitative Method of the Structural Damage Identification of Gas Explosion Based on Case Study: The Shanxi “11.23” Explosion Investigation

In order to present a retrospective analysis of exposition accidents using input data from investigation processes,data from a specific accident was examined,in which we analyzed possible involved gas species (liquefied petroleum gas;nature gas) and computed their concentrations and distributions based on the interactions between the structures and the effects of the explosion.In this study,5 scenarios were created to analyze the impact effect.Moreover,a coupling algorithm was put into practice,with a practical outflow boundary and joint strength are applied.Finally,the damage effects of each scenario were simulated.Our experimental results showed significant differences in the 5 scenarios concerning the damage effects on the building structures.The results from scenario 3 agree with the accident characteristics,demonstrating the effectiveness of our proposed modeling method.Our proposed method reflects gas properties,species and the concentration and distribution,and the simulated results validates the root cause,process,and consequences of accidental explosions.Furthermore,this method describes the evolution process of explosions in different building structures.Significantly,our model demonstrates the quantatative explosion effect of factors like gas species,gas volumes,and distributions of gases on explosion results.In this study,a feasible,effective,and quantitative method for structure safety is defined,which is helpful to accelerate the development of safer site regulations.     

爆炸冲击波作用下冰盖结构的动力响应分析

针对冰凌灾害防治中的冰盖结构问题,考虑水下爆破冲击波作用,利用冰体材料抗拉性能差、易折裂的特点,提出了冰盖结构产生动弯曲变形折裂破冰的新思路.采用水下爆破作用下的动力特征研究,建立冰盖板结构动力分析模型,开展了冰盖板结构的动力响应分析.在工程实践中,开展了爆破防凌减灾的试验研究,为进一步的理论研究提供了可靠的数据资料.     

竹纤维混凝土结构加固方法的分析

混凝土加固技术作为新兴技术之一,在实际工程中得到广泛应用,取得良好的效果与广泛的应用场合。本文在结合现有几种混凝土加固技术的前提下,着重介绍了竹纤维混凝土的基本情况与力学性能,并对这一材料的发展状况和应用前景作出讨论。举例论证了竹纤维混凝土在实际运用中的优势,为未来该材料进一步的发展提供理论基础和分析。     

大空间柱壳结构爆炸动力响应的Ritz-POD数值模拟

应用ANSYS/LS-DYNA建立大空间柱壳结构在内爆炸荷载作用下的数值模拟实验,在验证模型及参数选取的正确性及可靠性的基础上,建立了大空间柱壳结构在内爆炸作用下进行动力响应计算的合适模型。将Ritz振型叠加法与POD法结合,解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题,大大减少了大空间结构爆炸动力响应分析的计算量。对大空间柱面网壳结构在内爆炸冲击荷载作用下的动力响应进行了数值模拟计算与分析,研究了矢跨比和爆炸点位置等因素对结构动力响应的影响。结果表明,计算模型适合于大空间柱壳结构的爆炸动力响应分析,矢跨比大的结构防（抗）爆炸冲击波的能力较强。偏心爆炸比中心爆炸对大空间结构构件的损害大,对结构的边跨构件最为不利,设计中应更注重支座附近和边跨结构的防爆能力。     

大型高效电动机冷却器弧板结构对冷却器综合性能的影响

为了研究空冷电机弧板结构对冷却器综合性能的影响,依据计算流体力学与数值传热学理论,以一台YXKK710-4,4 000 kW大型高效异步电动机为参考样机,建立了冷却器的物理模型和数学模型,给出相应的基本假设和边界条件,并进行耦合场数值计算和分析;在保证弧板区域轴向长度不变的前提下,对冷却器弧板结构进行了优化计算,优化后的弧板区域涡流明显减少,同时冷却性能有所提高;以此作为依据重新生产制造了一台冷却器,测量得到了额定状态下新旧结构冷却器各自的流量,并对新旧结构冷却器各冷却管的流量分配进行了测量和细致分析;测量了冷却器内外风路各出口处的温度,并和数值计算结果进行了对比.实验证明优化弧板结构后的冷却器综合性能更好,研究结果为高效电动机的优化设计提供了理论依据和新方法.     

多工况约束下客车顶棚拓扑优化

提出了单元应变能密度灵敏度和识别要修改单元的无量纲混合测度的概念。并将其应用在多工况约束下客车顶棚拓扑优化的算法中,简化了优化过程,避免了“载荷病态”。工程算例表明,该算法对客车顶棚结构的优化是有效的。     

区组型短波网络拓扑结构及其性能分析

短波网络的拓扑结构对短波网络总体性能的发挥起着至关重要的作用，可靠性、抗毁性、时延等方面的性能与网络拓扑结构有着密切的关系，传统的短波网络拓扑结构已无法满足军事上对上述几方面的要求。利用组合数学的知识，构造出一种新型的短波网络拓扑结构——区组型拓扑结构；分析了k-DBBD(differential balanced block design)型和CSBIBD(cirde symmetric balanced incomplete block design)型区组结构的性能；结果表明：其在可靠性、抗毁性、路径总数、频率管理等方面都具有良好的性能，非常适合在野战环境下组建实际的短波数据通信网。