發(fā)布時間：2020-07-04 21:47

【摘要】：近年來,爆炸事件的頻繁發(fā)生使得建構筑物遭受爆炸沖擊作用的可能性隨之增大,人們的生命和財產安全受到的威脅正與日俱增。國內外研究學者急需尋找更安全的防護結構和對現(xiàn)有工程進行抗爆加固設計。其中最重要的一個環(huán)節(jié)是對組成建構筑物的結構或構件在爆炸沖擊荷載作用下的動態(tài)響應進行研究。FRP-混凝土-鋼管組合柱(FRP-concrete-steel double-skin tubular columns)作為一種近年來被提出和研究的新型組合構件,不僅繼承了復式中空夾層鋼管混凝土柱抗震性能好、承載力高、塑性和延性較好等諸多優(yōu)點,而且解決了復式中空夾層鋼管混凝土柱外部鋼管易遭受腐蝕、耐火性差等不足。而在纖維增強材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)中因碳纖維復合增強材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)彈性模量較大被廣泛使用。由于該類構件具有良好的力學性能和經濟性能,已經越來越多地被應用到實際工程建設中。為了研究CFRP-混凝土-鋼管組合柱抵抗爆炸沖擊波作用的能力,本文主要采取數值模擬的手段對CFRP-混凝土-鋼管組合柱進行了抗爆動態(tài)響應研究以及設計因素參數化分析,主要研究工作內容如下:1.查閱了大量文獻以及相關研究成果,了解了爆炸的基本現(xiàn)象和分類、爆炸沖擊波相關參數的內涵和計算方法、爆炸相似定律、爆炸沖擊波的傳播規(guī)律等爆炸荷載基本理論、相關材料的動力特性以及國內外研究學者對爆炸荷載作用下結構或構件的抗爆動態(tài)響應研究現(xiàn)狀;2.在對爆炸沖擊波與結構或構件的相互作用進行數值模擬之前,為了驗證相同介質中爆炸沖擊波相關參數的準確性,對自由空氣下TNT炸藥爆轟演變過程進行了數值模擬,分析了爆炸沖擊波在自由空氣中的傳播規(guī)律和網格尺寸對超壓峰值的影響,并將爆炸沖擊波相關參數的模擬值與幾個常用的經驗公式預測值進行了對比,得到的數值模擬值和經驗公式預測值的發(fā)展規(guī)律較為吻合,為后續(xù)模擬的準確性提供了相關的依據;3.基于大型顯式動力分析軟件ANSYS/LS-DYNA,建立了TNT炸藥—空氣—CFRP-混凝土-鋼管組合柱的整體耦合有限元模型,利用ALE多物質流-固耦合法實現(xiàn)了爆炸沖擊波和柱之間的相互耦合作用,重點分析了柱的典型抗爆動態(tài)響應特性,如破壞形態(tài)、位移、CFRP表面應變分布以及混凝土、鋼管和CFRP的等效應力和第一主應力等;4.依據前文所得到的結論,從混凝土強度等級、折合距離、截面含鋼率、CFRP厚度、截面空心率、軸壓比以及截面類型七個因素出發(fā),建立了爆炸荷載作用下不同設計參數條件的CFRP-混凝土-鋼管組合柱數值分析模型,選用柱中節(jié)點位移時程曲線作為比較,定性地分析了各個設計參數變化對其抗爆性能的影響。研究內容和成果可為該類構件的抗爆設計提供參考。
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.9
【圖文】：

1圖 1.1 美國“9·11”事件 圖 1.2 卡拉奇暴恐襲擊事件在我國，爆炸恐怖襲擊事件雖然罕見，但是由人為疏忽下所導致的煤氣、天然氣及危險化學品等意外爆炸事故卻頻頻發(fā)生。近年來我國典型的由爆炸引發(fā)的災難事有：2001 年 3 月 16 日，石家莊市爆炸事故致使大范圍建筑物倒塌，導致 108 人遇

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本文編號：2741638