爆炸冲击波作用下建筑结构动力特性的数值模拟与试验
接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟
接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟一、引言混凝土墩是一种常用的结构形式，广泛应用于建筑、桥梁和隧道等工程中。
然而，在现实生活中，恶劣的环境条件下，如战争或恐怖袭击事件中，混凝土墩往往会受到爆炸冲击而被严重破坏。
因此，研究混凝土墩在接触爆炸下的破坏效应对于提高结构的安全性和抗冲击能力具有重要意义。
二、试验方法为了研究混凝土墩在接触爆炸下的破坏效应，我们设计了一系列试验。
首先，我们选取了几个不同尺寸和材质的混凝土墩样本，制作成标准的实验模型。
然后，我们设置了爆炸装置，将炸药直接接触到混凝土墩的表面，模拟真实的爆炸环境。
试验过程中，我们使用高速摄像机记录了混凝土墩的破坏过程，并使用应变测量仪器记录了关键部位的应变数据。
三、试验结果通过分析试验结果，我们发现混凝土墩在接触爆炸下的破坏过程可以分为以下几个阶段。
首先是冲击波阶段。
当爆炸发生时，产生的冲击波传播到混凝土墩表面，造成表面裂纹和剥落。
冲击波的能量会导致混凝土墩发生变形和应变。
接着是爆炸气浪阶段。
爆炸产生的巨大气浪会导致混凝土墩发生局部破坏，例如爆炸侧产生的大片飞溅。
同时，气浪的冲击力也会加剧混凝土墩内部的变形和破坏。
最后是碎片飞溅阶段。
在爆炸过程中，混凝土墩的碎片会被弹射出去，对周围环境造成伤害。
碎片的飞溅距离和速度与爆炸的能量和墩体的材质有关。
四、数值模拟为了更深入地研究混凝土墩在接触爆炸下的破坏效应，我们采用了数值模拟方法。
首先，我们建立了混凝土墩的几何模型，然后通过有限元方法进行网格划分。
接着，我们根据文献资料和试验数据，选取合适的材料模型和爆炸参数进行模拟。
通过数值模拟，我们成功地再现了混凝土墩在接触爆炸下的破坏过程。
模拟结果与试验结果相吻合，证明了数值模拟的有效性。
同时，我们还通过改变不同参数值，研究了混凝土墩的抗冲击性能，并提出了一些改进措施。
五、结论通过接触爆炸下混凝土墩破坏效应的试验与数值模拟研究，我们得出以下结论：1. 冲击波、爆炸气浪和碎片飞溅是混凝土墩在接触爆炸下破坏过程的主要因素。
爆炸与冲击动力学
爆炸与冲击动力学
爆炸与冲击动力学是力学的一个分支，主要研究爆炸和冲击等极端动态载荷下材料和结构的力学行为。
它涉及到物理学、工程学和材料科学等多个学科领域。
该学科的研究对象包括爆炸、高速碰撞、冲击波等现象，以及它们对材料和结构的影响。
研究内容包括爆炸波的传播、爆炸能量的释放和传递、材料在高应变率下的力学行为、结构的动态响应和破坏等。
爆炸与冲击动力学在许多领域都有重要的应用，如国防工业、航空航天、汽车工程、土木工程、石油化工等。
在这些领域中，对于设计和评估材料和结构在爆炸和冲击载荷下的安全性和可靠性具有重要意义。
该学科的研究方法包括实验、理论分析和数值模拟。
实验技术包括高速摄影、压力传感器、激光干涉仪等，用于测量爆炸和冲击过程中的物理量。
理论分析方法包括经典力学、连续介质力学、统计力学等，用于描述爆炸和冲击现象的物理本质。
数值模拟方法则利用计算机技术，通过有限元、有限差分等方法对爆炸和冲击过程进行数值模拟。
随着科技的不断发展，爆炸与冲击动力学的研究也在不断深入。
未来的研究方向可能包括高能量密度材料的爆炸特性、多尺度现象的研究、新材料和结构的设计等。
这将进一步推动该学科在工程和科学领域的应用和发展。
长持时爆炸冲击波荷载作用下梁板组合结构的动力响应
长持时爆炸冲击波荷载作用下梁板组合结构的动力响应
李圣童;汪维;梁仕发;桑琴扬;郑荣跃
【期刊名称】《爆炸与冲击》
【年(卷),期】2022(42)7
【摘要】为研究钢筋混凝土梁板组合结构在长持时远爆冲击波荷载作用下的动力响应及毁伤形态,通过实验获得了梁板组合结构的破坏形态和背爆面中心点位移变化。
利用有限元软件对钢筋混凝土梁板组合结构的动态响应过程进行数值模拟研究,模拟得到的结构破坏现象与实验吻合较好。
在此基础上,分析了梁板组合结构在相同冲量、不同峰值爆炸荷载作用下组合结构的动态响应和破坏过程,并结合挠跨比与破坏形态划分破坏模式。
研究结果表明,相同冲量作用下,随着爆炸荷载峰值强度增加,梁板组合构件的破坏程度逐渐增加,破坏模式从弯曲破坏向弯剪联合破坏转换,最后呈现冲切破坏模式;组合构件中板部分发生破坏的时间早于交叉梁部分、破坏程度大于交叉梁。
【总页数】12页(P136-147)
【作者】李圣童;汪维;梁仕发;桑琴扬;郑荣跃
【作者单位】宁波大学土木与环境工程学院;宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室;军事科学院国防工程研究院
【正文语种】中文
【中图分类】O383
【相关文献】
1.理论模型计算爆炸荷载作用下简支梁动力响应
2.爆炸荷载作用下组合梁动力响应分析
3.爆炸荷载作用下钢板与钢筋混凝土组合梁动力响应分析
4.爆炸荷载作用下不同抗剪连接件组合梁动力响应及破坏模拟分析
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钢筋混凝土板爆炸震塌试验研究与数值模拟
钢筋混凝土板爆炸震塌试验研究与数值模拟近年来，钢筋混凝土结构在建筑工程中得到广泛应用。
然而，对于钢筋混凝土结构的抗爆性能研究尚不够深入，特别是在爆炸荷载作用下的震塌行为。
针对这一问题，许多学者开展了钢筋混凝土板爆炸震塌试验研究以及数值模拟，旨在深入探讨其破坏机理和性能。
一、试验研究1.1 实验装置在进行钢筋混凝土板爆炸震塌试验研究时，首先需要设计合适的实验装置。
一般情况下，实验装置包括钢筋混凝土板试件、爆炸装置、高速摄像机等。
通过精心设计的实验装置，可以模拟真实的爆炸荷载作用下的震塌行为，为后续的研究提供可靠的数据支撑。
1.2 试验参数钢筋混凝土板爆炸震塌试验研究中，需要考虑到多个参数的影响，包括钢筋配筋率、混凝土抗压强度、爆炸荷载等。
通过对不同参数的变化进行试验研究，可以全面了解钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下的震塌性能。
1.3 试验结果通过实验数据的分析，研究人员可以得到钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下的应力-应变关系、裂缝形态、破坏模式等关键信息。
这些结果对于进一步的数值模拟和理论研究起着至关重要的作用。
二、数值模拟2.1 材料模型在进行钢筋混凝土板爆炸震塌试验研究的基础上，研究人员还可借助数值模拟方法，进一步探讨其破坏机理。
钢筋混凝土的材料模型是数值模拟的关键，需要考虑混凝土的本构关系、钢筋和混凝土的粘结性能等因素。
2.2 模拟方法针对钢筋混凝土板爆炸震塌试验研究，常用的数值模拟方法包括有限元分析、离散元法等。
通过对不同模拟方法的比较和分析，研究人员可以选择适合的方法，对钢筋混凝土板的震塌行为进行深入研究。
2.3 模拟结果数值模拟结果可以展现钢筋混凝土板在爆炸荷载下的应力分布、裂缝扩展路径、破坏模式等信息。
通过与试验结果的对比，可以验证数值模拟的准确性，并为钢筋混凝土结构的设计和工程应用提供依据。
三、总结回顾综合考虑试验研究和数值模拟的结果，可以得出钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下的震塌行为规律和破坏机理。
爆炸力学载荷加载方式
爆炸力学载荷加载方式爆炸力学载荷加载方式是指在爆炸装置引爆后，其释放的巨大能量通过不同的传递方式对周围环境施加力和压力的过程。
这种加载方式可以用来研究和模拟爆炸对建筑物、结构物、材料等的破坏和影响。
在爆炸力学中，常见的载荷加载方式主要有冲击波荷载、气体冲击荷载和碎片荷载。
冲击波荷载是爆炸物体爆炸产生的冲击波作用在物体表面的力。
冲击波通过介质媒体的传播，以高速和高压的形式冲击物体表面，从而产生破坏。
冲击波荷载可以通过数学模型和实验模拟来研究。
数学模型通常使用爆轰理论、气体动力学和流体力学等来描述冲击波的传播规律和力学特性。
实验模拟常用的方法包括冲击试验、爆炸试验和数值模拟等。
气体冲击荷载是爆炸产生的气体流动对物体施加的力和压力。
爆炸产生的高温气体膨胀、加速和冲击作用在物体上，造成物体的破坏和形变。
气体冲击荷载的大小与爆炸装置的能量、距离和环境介质等因素有关。
对于气体冲击荷载的研究，常用的方法包括气体动力学模型和计算流体动力学模拟。
这些方法可以计算和预测物体受到的气体流动冲击荷载。
碎片荷载是爆炸产生的破片对物体施加的力和压力。
在爆炸中，装置和周围环境的物体会发生碎裂和飞散，形成大量的碎片。
这些碎片具有高速和高能量，对周围的物体产生破坏和伤害。
研究和模拟碎片荷载的方法主要包括碎片实验、数值模拟以及傅里叶分析等。
这些方法可以测量和分析碎片的速度、质量和分布规律，从而预测物体受到的碎片荷载。
总之，爆炸力学载荷加载方式是研究爆炸对物体破坏和影响的重要手段。
通过对冲击波荷载、气体冲击荷载和碎片荷载的研究，可以更好地理解和评估爆炸事件对人类和环境的影响，为防爆研究和应急管理提供依据。
TNT炸药爆炸冲击波的数值模拟与实验研究
Ｏ 引言
在对ＦＡＥ类武器进行试验与威力评价时，需首 先在同一试验场地对ＴＮＴ炸药的爆轰参数进行准确 标定‘－一幻。根据爆炸冲击波的传播与衰减机制，不同 的ＴＮＴ当量、不同的爆炸高度将会影响到不同距离 处测点的冲击波超压所测值。当相关参数都固定时， 理想爆炸高度的选取就显得尤为重要‘引。
文中运用ＡＵＴＯＤＹＮ程序，对不同ＴＮＴ当量、 不同炸高情形下的冲击波超压分布进行了数值模拟。 并与实验数据进行了比较，得出了具有一定实用价值 的结论。
表１ ＴＮＴ炸药ＪｗＬ状态方程参数
空气采用空白材料模型和理想气体状态方程， ●
ＴＮＴ炸药和空气材料参数均来自ＡＵＴＯＤＹＮ程序 的材料库。
精度，每路主力线安装两组地面压力传感器，每组８ 个测点。图２为传感器场地布置示意图，图３为实验 场布置图。
采用多通道数据采集仪进行现场测量。多通道 数据采集仪是一种将压电压力传感器转换的电荷或 者电压信号实现快速采集和记忆、由计算机处理和再 现测试信息的爆炸压力场测试仪器。该测试仪的主 要性能指标为：信号输入电压范围０～一５Ｖ；采样频 率１００ｋＨｚ～１ＭＨｚ；预制采样点数为１６ｋＢ、３２ｋＢ、 ６４ｋＢ；通道数可选；放大倍数１０～１００倍；分辨率 ８ｂｉｔ；存储容量１２８ｋＢ；具有内、外触发方式［５］。
第３０卷第３期 ２０１０年６月
弹箭与制导学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＰｒｏｊｅｃｔｉＩｅｓ，Ｒｏｃｋｅｔｓ．Ｍｉｓｓｉｌｅｓ ａｎｄ Ｇｕｉｄａｎｃｅ
Ｖ０１．３０ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ ２０１０
ＴＮＴ炸药爆炸冲击波的数值模拟与实验研究’
周保顺１”，张立恒１’２，王少龙２，高洪泉２，胡 健２
（１第二炮兵工程学院．西安 ７１００２５；２第二炮兵装备研究院．北京 １０００８５） 摘要：文中基于ＡＵＴ（）ＤＹＮ程序。建立了ＴＮＴ炸药爆炸场超压分布的仿真模型．进行了数值模拟．并与试 验数据进行了对比。结果表明：所建立的计算模型正确．方法可行．数据一致性较好．可以为不同种类爆炸装
爆炸冲击波对隧道结构破坏效应数值模拟
低应变反射波法作 为一 种快 速普查 桩的施 工质量 的半 直接 质量信 息的波形进行 处理 和分析 ， 并结合 有关地质 资料和施 工记 法， 具有测试设备 轻便简单 、 测速度 快 ， 检 成本低 等优 点 ， 愈来 愈 录作 出对桩 的完整性 的判 断。操作 虽然看似 简单 ， 然而在桩基 反
表 ２ 结构 在 ｘ 方 向上 的应 力 峰 值 数 值 模 拟 结 果
工况 Ｉ 工况 ２ 工况 ３
向上 的应力峰值也逐渐增大 。从 表 ３可以看 出 ， Ｂ单元 位于隧道 结构顶板的 中部 ， 随着 Ｔ Ｔ炸 药药量 的增加 ， Ｎ 其在 ｙ方 向的应力
达到峰值 时 间／ ｓ ｍ
表 １ 计 算 工 况
工况 】 ２ ３
出的 Ｊ ＷＬ状态方程模拟 ， 其爆轰过程中压力和 比容的关系为 ：
炸药尺寸 （ × × ） ｍ Ｏ ６ ０ ６× ． Ｏ ８× ． × ． １０× ． ０ ８ 长 高 厚 ／ ’ ． × Ｏ ６ ０ ８ Ｏ ６ ． １０× ． 炸药药量／ ｇ ｋ
方 面 ， 出检 测 人 员 不仅 要会 操 作 ， 且 要 有 相 关 的基 础 知 识 ， 具 有 较 强 的 综合 分 析 能力 。 指 而 并 关 键 词 ： 应 变 反 射 波 法 ， 基 ， 振 方 式 低 桩 激
中图 分 类 号 ：４ ３ １４ Ｕ ４ ．５ 文 献 标 识 码 ： Ａ
２ ３ 钢 筋 混 凝 土 ．
采 用 Ｍ Ｔ Ｊ ＨＮ Ｏ — Ｏ Ｍ Ｕ Ｓ — Ｏ Ｃ Ｅ Ｅ材 料 模 型 。 Ａ — Ｏ Ｓ Ｎ Ｈ Ｌ Ｑ ＩＴ Ｃ Ｎ Ｒ Ｔ
该模型综合考虑 了大应 变 、 高应变 率和 高压效 应 ， 同时结 合损伤 理论考虑 了材料 的拉伸脆 断行 为， 还考虑 了材 料压溃后 的体积压
空中爆炸冲击波作用的数值仿真实验研究
空中爆炸冲击波作用的数值仿真实验研究张如林;程旭东;张艳美;贾娟娟【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2017(034)002【摘要】研究了爆炸冲击波作用的数值仿真实验方法,分析了用经验公式计算冲击波超压峰值的差异及其原因.基于LS-DYNA软件、ALE算法和流固耦合理论建立了爆炸冲击波的数值实验方法,并将数值实验结果与爆破现场试验数据、经验公式计算结果进行对比,验证了数值仿真实验技术的有效性.分析了LNG储罐的爆炸冲击响应和冲击波超孔压响应,得到冲击波遇到储罐结构后的绕射过程.实验表明:爆炸荷载数值实验方法可用于大型LNG储罐工程的抗爆问题研究.【总页数】6页(P110-115)【作者】张如林;程旭东;张艳美;贾娟娟【作者单位】中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院, 山东青岛 266580;中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院, 山东青岛 266580;中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院, 山东青岛 266580;中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院, 山东青岛 266580;中国移动通信集团山东有限公司青岛分公司, 山东青岛 266000【正文语种】中文【中图分类】O382;TJ55【相关文献】1.破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片先后作用的临界爆距研究 [J], 陈长海;侯海量;李万;朱锡;胡年明2.TNT、PBX和Hexel空中爆炸冲击波参数的实验研究 [J], 王建灵;郭炜;冯晓军3.破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的耦合作用 [J], 陈长海;侯海量;朱锡;胡年明;李典4.空中爆炸冲击波作用下薄壁铝球壳体大变形响应的实验研究 [J], 吴成;张向荣;方延和;张渝霞;史京住5.铝合金圆板受空中爆炸冲击波作用时反直观动力响应的数值模拟与实验研究 [J], 吴桂英;李鑫;周稳;朱健因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第31卷 第2期2009年1月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG Y Vol.31 No.2 Jan.2009DOI :10.3963/j.issn.167124431.2009.02.027爆炸冲击波作用下建筑结构动力特性的数值模拟与试验申祖武1,龚 敏1,王天运2,郑 力2,张耀辉3(1.武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉430070;2.总参工程兵科研三所,洛阳471023;3.中南设计研究院,武汉430070)摘 要: 利用AL E 算法和炸药爆轰产物J WL 状态方程,采用动力分析有限元程序L S 2D YNA3D ,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。
关键词: 爆炸冲击波; 框架结构; 动力响应; 数值模拟; 现场试验中图分类号: TD 235.4文献标识码: A 文章编号:167124431(2009)022*******Numerical Simulation and Experimental Study on Dynamic R esponse of theBuildings Structure U nder Blast Shock W aveS H EN Zu 2w u 1,GON G M i n 1,W A N G Tian 2yun 2,ZH EN G L i 2,ZHA N G Y ao 2hui 3(1.School of Civil Engineering and Architecture ,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070,China ;2.The 3rd Academy of Corps of Engineers ,Luoyang 471023,China ;3.Central S outh Design Institute ,Wuhan 430070,China )Abstract : Using the AL E Algorithm and the J WL state equation for the product of explosive detonation ,by dynamic analy 2sis finite element procedure L S D YNA3D ,numerical simulation of the multilayer frame under the blast shock wave is pre 2sented ,and through structural model detonation experiment ,determined the different position parameter ,such as particle pres 2sure and acceleration.The research indicated that the numerical simulation results and the test results basically tallies ,the auto 2mobile bomb will have more threat to the structure when it near the structure.K ey w ords : blast shock wave ; multilayer frame ; dynamic response ; numerical simulation ; field test收稿日期:2008209206.作者简介:申祖武(19682),男,博士,副研究员.E 2mail :zwshen @汽车炸弹近距离爆炸时,对周围建筑物产生不同程度的破坏,研究框架结构建筑物在爆炸冲击波作用下的动力特性,对结构安全和防护工程设计具有重要的实用价值[1,2]。
以2层框架结构建筑物为例,采用数值模拟和模型试验相结合的方法,分析建筑物在汽车炸弹爆炸冲击波作用下的动力响应特性,得出有益的结论。
1 数值计算1.1 基本方程及材料模型炸药在空气中爆炸时,在极短的时间内将化学能全部转变为热能,导致爆炸气体产物向周围迅速膨胀而做功,形成空气冲击波。
利用L S 2D YNA3D 程序进行冲击波计算时采用Lagrange 增量法[3]。
炸药采用Jones 2Wilkins 2Lee (J WL )状态方程[4]来描述,即p =A 1-ω/R 1V e -R 1V +B 1-ω/R 2V e -R 2V +ωE/V(1)式中,A 、B 、R 1、R 2和ω为J WL 状态方程参数;E 为炸药的内能;V 为当前相对体积。
空气采用线性多项式状态方程EOS -L IN EAR -POL YNOM IAL 描述[4],即p =C 0+C 1μ+C 2μ2+C 3μ3+(C 4+C 5μ+C 6μ2)E (2)式中,μ=ρρ0-1,ρ为当前密度,ρ0为初始密度;E 为材料内能;C 0—C 6为状态方程参数。
土壤材料采用MA T -J OHNSON -HOLMQU IST -CONCRETE [4]模型,钢筋混凝土采用脆性破坏模型MA T -BRITTL E -DAMA GE [5]。
空气密度ρ=1.293kg/m 3,C 0=-1.0×105Pa ,C 1=C 2=C 3=C 6=0,C 4=C 5=0.4,E =2.5×105Pa ;TN T 炸药物理参数为:密度ρ=1650kg/m 3,爆轰波阵面压力为2.10×1010Pa ,爆速D =6930m/s ;TN T 炸药的J WL 状态方程参数为:E =7.0×109J /m 3,A =3.712×1011Pa ,B =3.231×109Pa ,R 1=4.15,R 2=0.95,ω=0.30。
1.2 计算模型假设空气、炸药为均匀连续介质,整个爆炸过程为绝热过程。
采用0.16m ×0.16m ×0.09m 的立方体TN T 集团装药模拟汽车炸弹,炸药的TN T 等效当量为4kg 。
假定汽车车厢离地面0.5m ,中心起爆。
利用任意拉格朗日欧拉(AL E )算法建立有限元模型,建筑物和土壤采用Lagrange 单元,空气和炸药采用Euler 单元,运用L S 2D YNA 提供的CONSTRAIN ED 2LA GRAN GE 2IN 2SOL ID 约束条件使Euler 单元与Lagrange 单元发生作用。
具体建模时考虑到问题的对称性,取1/2模型进行简化计算,有限元模型如图1所示,建筑物几何尺寸为1.3m ×1.3m ×0.65m ,离爆心11m 。
为了比较爆炸荷载作用下建筑物的动力响应,选择建筑结构上的A —F 点进行分析,如图2所示。
有限元网格划分结果如下:炸药为12个8节点六面体单元,空气为135312个8节点六面体单元,建筑物为151008个8节点六面体单元,混凝土地面为11132个8节点六面体单元,共有单元数297464个。
计算中采用AL E 算法,计算结束时间为0.06s ,计算过程中每30μs 输出1次计算结果。
2 模型试验与数值模拟计算相对应的模拟试验方案为:模型试件结构采用1∶5缩尺比。
选择一块平整开阔场地,浇注长16m 、宽10m 、厚0.03m 水泥底面,在水泥底面上构建一个2层2跨框架结构模型,框架结构模型层高0.65,长2.6m ,宽1.3m ;框架柱截面为矩形,长80mm ,宽60mm ,高650mm ;框架梁为矩形,长60mm ,宽40mm 。
采用立方体TN T 集团装药模拟汽车炸弹,假定汽车车厢离地面0.5m ,中心起爆,爆心位置距建筑结构1m ,装药量分别为4kg 、6kg 、8kg 。
试验过程中使用的主要测试仪器有TST3406动态测试分析仪、BZ1107型压电加速度传感器、CY 2Y D 2205压电式压力传感器、CYG 41300高频压力传感器等。
在各测点处布置传感器,利有动态分析仪,得出多个压力或压强与时间关系,利用Origin 软件对所测数据进行处理,得出多个压力时程曲线和加速度时程曲线。
3 结果与分析根据数值计算和现场试验结果绘制出A 、B 、C 、D 点的压力时程曲线见图3,E 、F 2点的加速度时程曲线见图4,其中图4(a )为现场试验所测曲线,图4(b )为数值模拟所得曲线。
从图3可以看出在爆点近处的A 、B 2质点的试验峰值大于数值模拟值,在离爆点远处的C 、D 2质点的试验峰值与数值模拟基本相同。
从图4可以看出E 质点的试验峰值为170m/s 2,数值模拟峰值为140m/s 2;F 质点的试验峰值为250m/s 2,数值模拟峰值为260m/s 2。
产生偏差的主要原因是实验中有施工的误差和仪器本身的误差,且在试验测量时存在信号延时和数据处理误差;在数值计算时存在边界条件和参501第31卷 第2期 申祖武,等:爆炸冲击波作用下建筑结构动力特性的数值模拟与试验 数选取误差,且受计算容差的限制,计算网格的划分偏大,计算时间步长偏长,而实际的炸药在爆炸瞬间完成,存在计算误差。
总体而言,数值模拟与实验结果基本符合,所作的动力特性分析与实际状况比较一致。
从图3、图4可以了解爆炸荷载的作用特点:1)强度高。
4kgTN T 在11m 处对结构产生25kPa 的峰值压力,这是一般受载情况下结构难以遇见的。
2)作用时间短。
爆炸发生后压力迅速达到峰值并在几十毫秒左右作用完毕,极短的作用时间使材料经历了极高的应变速率,强度和延性产生了极大变化,使结构的破坏形式变得更加复杂。
4 结 语基于AL E 算法和爆轰产物的J WL 状态方程,利用L S 2D YNA 程序,对2层框架结构建筑物在汽车炸弹爆炸冲击波作用下的动力响应进行数值模拟,并进行了现场试验。
将数值模拟与试验结果进行比较,较好地描述了多层钢筋混凝土框架结构的动力响应特性。
随着爆炸冲击波向外传播,压力、加速度等参数迅速下降,初始阶段衰减快,后期衰减渐缓。
研究表明,炸弹近距离爆炸产生的峰值超压、加速度等的数值模拟结果与试验结果基本吻合,汽车炸弹在近距离爆炸时对建筑物的破坏威胁较大。
参考文献[1] 申祖武,张耀辉,谢伟平,等.爆炸冲击波的环流效应数值模拟研究[J ].武汉理工大学学报,2006,28(2):42244.[2] 张耀辉.汽车炸弹作用下冲击波的传播规律及建筑物的动力特性[D ].武汉:武汉理工大学,2005.[3] 白金泽.L S 2D YNA3D 理论基础与实例分析[M ].北京:科学出版社,2005.[4] L S 2D YNA K eyword User ’s Manual.Livermore S oftware Technology Corporation[R ].Melbourne :Aeronautical and MaritimeResearch Laboratory ,2001.[5] 申祖武.核电站遭袭后安全壳基底和内部设备动力特性研究[D ].武汉:武汉理工大学,2003.601 武 汉 理 工 大 学 学 报 2009年1月。