【摘 要】
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城市市政公用管线是城市正常运行的生命线,综合管廊作为有效解决城市基础设施建设矛盾的新模式,逐步得到认可与推广。随着偶然爆炸和人为恐怖爆炸事件的不断增加,爆炸作用下结构的抗爆、防爆研究已成为当前国际上的热点课题。本文利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对综合管廊上方地面发生爆炸和管廊内部天然气发生爆炸时结构的动力响应进行分析,理论计算和数值模拟相结合,为综合管廊的抗爆设计及安全性研究、完善提供理
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城市市政公用管线是城市正常运行的生命线,综合管廊作为有效解决城市基础设施建设矛盾的新模式,逐步得到认可与推广。随着偶然爆炸和人为恐怖爆炸事件的不断增加,爆炸作用下结构的抗爆、防爆研究已成为当前国际上的热点课题。本文利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对综合管廊上方地面发生爆炸和管廊内部天然气发生爆炸时结构的动力响应进行分析,理论计算和数值模拟相结合,为综合管廊的抗爆设计及安全性研究、完善提供理论参考。本文所做的主要工作如下:(1)分析爆炸的基本原理,研究爆炸在空气中和土中应力波的传播及反射规律;针对钢材、混凝土这两种应用最为广泛的材料,通过相关实验分析其在爆炸作用下的动力性能;分析结构抗爆数值模拟技术的重要性、计算方法的分类和动力分析软件,为结构抗爆研究提供理论依据。(2)综合管廊天然气中天然气发生爆炸时,利用ANSYS/LS-DYNA显式非线性动力分析软件,选用solid164建立综合管廊结构、土体、爆炸物和空气有限元模型,采用流固耦合方式计算,在LS-DYNA中通过材料关键字来定义爆炸气体和空气的材料特性,分析爆炸冲击波在管廊内部传播特征;得出天然气爆炸作用下结构的位移、速度、加速度、应力和应变的响应,分析结构破坏方式、破坏特征及发生破坏的位置。(3)综合管廊地面上部发生爆炸时,利用有限元软件建立炸药、空气、土体、和综合管廊结构模型,采用SPH与FEM耦合的数值分析技术进行地面爆炸作用下综合管廊结构动力响应的数值分析,分析不同的TNT当量、埋深及土体材料对爆炸作用下结构的位移、速度、加速度、应力和应变的动力响应的影响。将理论计算结果与数值模拟结果进行对比,验证本文建立模型的可靠性。
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