AUTODYN带状炸药室内爆炸防护墙减压结构设计

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摘要采用AUTODYN 软件对室内带状炸药爆炸过程及对墙体作用进行了数值模拟，分析了爆炸冲击波对一般墙体的破坏作用，并与经验预测和理论值进行了比较分析。研究结果表明，带状炸药发生爆炸后产生冲击波，冲击波在室内进行传播，当冲击波开始作用于墙体表面时，墙体表面产生超压，由于墙体表面某些区域超压较大，该区域结构遭到破坏。在此分析基础上，借助AUTODYN软件仿真模拟设计，找到某种墙体表面结构，通过破坏冲击波阵面形状而改变冲击波载荷的作用方向，实现降低墙体承载量的目的。64154

毕业论文关键词 AUTODYN 带状炸药爆炸防护墙冲击波

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Design of ribbon explosives indoor explosion _ ___________protective wall_

Abstract This paper used The AUTODYN software to simulate indoor ribbon explosive process and the effect of the explosive to the wall, and analysis the destructive effects of the blast on the general wall, and take comparation the simulation result with the empirical predictions and the theoretical value. The results show that an explosion shock waves formed after the ribbon explosives explode, shock waves spread in the room, when the shock wave began acting on the surface of the wall, the wall surface burdened overpressure ,certain areas of the wall surface burdened too large overpressure ,the structure was destroyed.Based on this analysis, take use of the AUTODYN to simulation design, find some kind of wall surface structure, to achieve the purpose of reducing the carrying capacity of the wall by destroying the shock front shape and change the direction of action of the shock loading.

Keywords AUTODYN ribbon explosives explosion protective wall shock wave

1 绪论 1

1．1 引言 1

1．2 国内外研究概况 1

1．3 基本理论及设计原则 3

1．3．1 基本理论 3

1．3．2 建筑结构抗爆设计原则 5

1．4 本论文主要研究内容 5

2 数值仿真模拟的建立及理论分析 7

2．1 数值仿真模型的建立 7

2．1．1 AUTO-DYN软件简介 7

2．1．2 仿真计算模型的建立 8

2．2 仿真结果及其分析 9

2．2．1 炸药带爆炸冲击波场分布 9

2．2．2 墙体表面的冲击波超压分布 17

2．3 结果分析 20

3 防护墙减压结构设计及说明 22

3．1 防护墙减压结构设计原理 22

3．2 防护墙减压结构设计方案 23

致谢 33

参考文献 34

1 绪论

1．1 引言

随着近年来一系列爆炸事故和恐怖袭击等突发事件的发生，建筑结构的抗爆设防问题已受到广泛的关注。本文采用AUTODYN 软件开展了室内炸药爆炸的数值模拟。爆炸是指在有限体积内能量发生急剧转化的物理、化学过程。在该变化的过程中，内能迅速地转化为机械压缩能、光、热辐射等，且使原来的物质或其变化产物、周围介质产生机械运动[1]。对于TNT炸药在空气中的爆炸过程，其基本特征是：有一团高温高压气体形成，这团气体会逐渐蔓延至炸药原来的空间。周围静止的空气在这团气体的猛烈作用下向前扩展，这就是冲击波传播的基本机理。TNT作为一种负氧程度极高的负氧平衡的炸药，其在空气中的爆炸过程会生成大量氢气和一氧化碳（以摩尔数计，约占爆轰产物总量的70%），氢气和一氧化碳与周围空气中的氧分混合后发生反应并放出大量的热，反应产生的冲击波波后超压及其正压作用时间和冲量有极大的升高，由此可看出TNT炸药破坏力十分强大。由于这种爆炸产生后的危险程度极高，因此设置防护墙就是必须采取的防护措施，防护墙就是把不可避免的爆炸反应限制在一定的空间范围内。若爆炸在偶然情况下发生，一般来讲能量都会很大，要在一个有效的空间内将爆炸限制住，如果纯粹是用抗暴的方法来处理是不可靠的，也是不合理的。相比之下，比较可行而且合理的方案就是采用泄爆、抗暴互相结合的综合处理方案。爆炸一旦在人未知情况下发生，这时候对于泄爆有出路，而且爆炸产生的能量泄的快也能及时泄完全。在这种综合处理方案中“抗爆”的部位的强度应该进行加强设计，当爆炸发生时，允许“抗爆”部位产生裂缝，但由于强度设计而不会引起因结构变形而倒塌。对于室内存放有炸药的场所就需要做好爆炸防护措施。