爆炸冲击载荷作用下混凝土墙动态响应分析

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发布时间：2021-11-18

资料介绍

：在爆炸冲击毁伤效应的研究中，钢筋混凝土结构在爆炸冲击载荷作用下的动态响应分析是其中的重要内容，也是靶场
试验的重要组成部分。为了减少试验成本和降低试验风险，采用数值仿真的方法对钢筋混凝土箱型结构在爆炸冲击载荷下
产生的复杂力学问题进行研究。建立涵盖钢筋混凝土模型、炸药模型、空气模型以及材料失效模型等在内的有限元分析模
型，利用带罚函数的流固耦合算法研究箱型结构在内部爆炸冲击载荷作用下的动态响应过程，着重分析墙壁不同测点处振
动加速度变化规律，仿真结果与实际情况具有较好的一致性。
关键词：爆炸；混凝土；流固耦合；有限元分析
中图分类号：TP391．9 文献标识码：B
Analysis of Dynamic Response for Concrete WaU under Blast Load
LI Wei—jian，ZHENG Qing
(Jiuquan Satellite Launch Center，Gansu Jiuquan 732750，China)
ABSTRACT：It is the important content of damage effect studying and is an important part of the range test to ana—
lyze the dynamic response of reinforced concrete structure under blast load．A numerical simulation method is used to
study the complicated mechanics problems of box type reinfomed concrete structure generated by blast load．A finite
element model is buih，which includes reinfomed concrete model，explosive model，air model and material failure
model．The dynamic response process of box type structure is studied under the internal blast load by using the fluid
structure interaction algorithm with penalty function．And the vibration acceleration law is emphatically analyzed in
different points of wall．The simulation results show good consistency with the actual situation．
KEYWORDS：Blast；Concrete；Fluid structure interaction；Finite element analysis
l 引言
计算机仿真技术的迅速发展为钢筋混凝土结构动力学
特性的深入研究提供了有力的工具。应用有限元方法对钢
筋混凝土结构在爆炸冲击载荷作用下的仿真分析，对于钢筋
混凝土结构的动态响应、毁伤效应研究和防护工程设计等具
有重要的意义。廖黎莹等采用ABAQUS程序对金属防护外
壳在爆炸冲击波作用下的结构动态响应进行了数值研究，并
提出了一种复合防护结构…；赵方成采用SOLIDl64和
BEAMl61单元分别作为混凝土和钢筋的模拟单元，采用分
离式模型，混凝土材料采用MAT—SOIL—CONCRETE材料
模型，钢筋采用MAT—PLASTIC—KINEMATIC随动强化模型，
利用LS—DYNA程序中所特有的单元的失效删除对钢筋混
凝土的破坏进行了仿真旧1；周清利用KS—DYNA软件，采用
收稿13期：2014—11—06修回日期：2015—02—03
ALE方法先后研究了密闭空间p1和典型民用建筑H1内爆炸
引起的内壁上超压的分布规律；张瑞坤等对钢筋混凝土框架
柱在爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模拟，主要分析
了流场压力分布和柱的破坏过程口1；朱升波在综合比较国内
外钢筋和混凝土材料本构模型的基础上，运用AUTODYN软
件对近爆作用下钢筋混凝土结构的抗爆性能进行了较为系
统的研究∞-。这些研究均采用了流固耦合方法，而在钢筋混
凝土模型上各不相同。为了分析防护结构在爆炸冲击载荷
下的毁伤效应，通过参数化语言建立爆炸冲击作用下钢筋混
凝土墙的有限元分析模型，其中炸药和空气采用多物质ALE
描述，钢筋混凝土墙结构采用拉格朗日描述，通过罚函数方
法实现爆炸冲击波与结构间的耦合作用，采用显式有限元方
法对钢筋混凝土箱型结构在爆炸冲击载荷作用下的动态响
应过程进行仿真研究，着重分析不同测点振动加速度情况。
由于采用了参数化形式建模，经相关试验数据校正后具有一
定的通用性。