论文部分内容阅读
近年来,恐怖爆炸袭击给全世界的政治、经济、环境和人民生命财产造成了巨大破坏。恐怖袭击一般发生在人口密集的建筑物和有重要政治、经济、军事等影响的建筑物上。这些建筑物通常都是框架结构内填充混凝土砌块(Concrete Masonry Unit, CMU)。当爆炸物在靠近建筑物的地方爆炸,会导致墙体和窗户破坏,向内飞散的墙体残片(块)会使内部人员伤亡。为研究砌体墙在爆炸荷载下的响应机理,本文采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立墙体的有效分析模型,并对砌体墙在爆炸荷载作用下的变形与破坏模式进行数值模拟,同时采用Polymer Sheet材料加固墙体,研究其在爆炸荷载下的破坏机理。研究表明：①本文所采用的材料模型和参数,如混凝土砌块材料本构模型(96号材料模型)和Polymer Sheet材料本构模型(24号材料模型)、砌块与砌块之间的固连-断开接触模型、砌块之间接触的抗拉强度和抗剪强度(分别为0.3MPa和0.4MPa)以及开裂后的摩擦系数(取0.7)等,可以较好的模拟爆炸荷载下砌体墙的实际情况；②当爆炸荷载的峰值压力小于0.385MPa时,不加固墙体对建筑内部人员威胁很小；当峰值压力大于0.385MPa时,随着峰值压力的增大,砌块抛射速度也增大,对建筑物内部威胁逐渐加大,需要进行加固防护；③当爆炸荷载的峰值压力△P≤0.95MPa,Polymer Sheet材料可以起到很好的防护作用,能够很大程度上阻止散落砌块的抛射；当峰值压力△P>0.95MPa时,Polymer Sheet材料彻底断裂,砌块和防护膜以整体形式向建筑内部抛射；④经Polymer Sheet材料加固墙体和未加固墙体相比,跨中位移略有减小,跨中速度几乎没有改变；⑤对不同荷载工况下防护膜应力和应变的分析发现,当峰值压力△P≤0.95MPa时,应力和应变峰值均出现在上下跨端锚固处,特别是当峰值压力接近0.95MPa时,锚固处单元达到所定义的断裂应变而发生断裂；其次出现在跨中处,最大应力和应变约为20MPa和60%,其他部位的应力和应变分别小于20MPa和60%；⑥估算了TNT当量为1000kg、500kg、225kg和100kg情况下未加固墙体和经Polymer Sheet材料加固墙体的安全防护距离。