【摘 要】
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本文针对民用建筑物墙、板构件在近爆冲击波和破片联合作用下的防护研究,提出了一种新型Ⅰ-Ⅴ型夹芯板防护结构。利用非线性有限元分析软件LS-DYNA,开展了近爆冲击波和破片联
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本文针对民用建筑物墙、板构件在近爆冲击波和破片联合作用下的防护研究,提出了一种新型Ⅰ-Ⅴ型夹芯板防护结构。利用非线性有限元分析软件LS-DYNA,开展了近爆冲击波和破片联合作用下Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的防护性能研究。具体成果如下:(1)建立了炸药-空气-破片-Ⅰ-Ⅴ型夹芯板有限元模型、选用材料模型、接触算法及耦合算法,将数值模拟结果与试验结果和理论结果对比,证明本文采用的有限元模型、材料模型及流固耦合方法是合理且有效的。(2)近爆作用下,冲击波先于破片到达Ⅰ-Ⅴ型夹芯板,冲击波主要引起夹芯板的整体挠曲变形,而破片主要是局部穿甲效应;单独作用下,冲击波的冲击作用大于破片的侵彻作用;冲击波和破片联合作用下夹芯板的破坏效果具有叠加放大效应,明显大于两者单一作用下破坏效果的线性叠加。(3)在相同的荷载工况及保持用钢量不变的前提下,对比6种不同夹芯板的防护性能,Ⅰ-Ⅴ型夹芯板防护效果最优。上、下面板厚度及夹芯层配置对Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的防护性能有较大的影响。Ⅰ-Ⅴ型夹芯板在5种典型侵彻位置下防护性能基本相同,无局部防护性能薄弱部位,整体防护性能较好。随着破片尺寸的增大,Ⅰ-Ⅴ型夹芯板下面板的最大竖向峰值位移缓慢增大至最高点,然后快速下降。(4)从Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的质量损失、能量吸收和竖向峰值位移三个方面可以看出:随着炸药中心到测点的距离的增加引起比例距离增大,Ⅰ-Ⅴ型夹芯板整体的破坏程度不断减轻,且减轻的速率在增大;随着炸药的质量的增加引起比例距离减小,Ⅰ-Ⅴ型夹芯板整体的破坏程度在不断增大,且增大的速率是先增大后减小;随着炸药中心到测点距离的增大及相对应的炸药质量的增加引起比例距离不变,Ⅰ-Ⅴ型夹芯板整体的破坏程度在不断增大,且增大的速率是先增大后减小。(5)从Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的质量损失、能量吸收和竖向峰值位移三个方面可以看出:不同的炸药起爆位置引起的Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的破坏程度不同,虽然炸药总质量没有变化,但实际有效作用装药量发生了改变;在轴向增加起爆点的个数并不能显著增大Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的破坏程度。(6)有Ⅰ-Ⅴ型夹芯板防护的钢筋混凝土板迎爆面只有少量的混凝土脱落,且无钢筋外露,背爆面无混凝土脱落,也无钢筋外露,塑性变形区域也较小,整体也没有形成贯穿破坏;有Ⅰ-Ⅴ型夹芯板防护的钢筋混凝土板迎爆面和背爆面的破坏程度均远远小于无防护的钢筋混凝土板。本文提出的Ⅰ-Ⅴ型夹芯板实际防护效果很好,能够为工程设计提供重要的参考。
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