单层球面网壳基于AUTODYN的外爆响应分析及CONWEP适用范围讨论

发布时间：2017-08-19 23:00

  本文关键词：单层球面网壳基于AUTODYN的外爆响应分析及CONWEP适用范围讨论

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【摘要】：土木工程结构的抗爆研究由来已久,但是早期的研究内容和成果都主要集中在军事设施领域,民用建筑的抗爆研究非常少,直至“911”事件后随着国际反恐形式的逐渐严峻,民用建筑抗爆的研究才显得更加紧迫和重要。大跨度空间结构是民用建筑领域中重要性较高的一类结构,因为其主要是作为地标性建筑或重要的公共建筑来使用,例如会展中心、候机厅、体育场馆等等,因此遭受恐怖袭击的可能性较其它的建筑更大;而且由于其人员密集,一旦遭受恐怖袭击财产损失和人员损失也会更加严重,因而对于大跨度空间结构开展抗爆研究具有重要的理论和实际应用意义。AUTODYN软件是由美国Century Dynamics公司于1985年开发成功的,该软件从开发至今一直致力于更好地解决爆炸方面的模拟计算分析问题,并且取得了行业领先的地位。本文首次将AUTODYN软件引入到大跨度空间结构的爆炸响应分析中,首先验证了其在近场爆炸和远场爆炸分析中的准确性,其次利用AUTODYN对20m跨的K8单层球面网壳进行了外爆荷载作用下的模拟,对比了不同屋面板材料本构模型对于结构响应的影响,研究了荷载传播和结构响应的基本规律,并对40m跨K8单层球面网壳在外爆荷载下的响应进行了大规模的参数分析,最后利用经验公式和AUTODYN数值模拟方法讨论了CONWEP软件对于单层球面网壳外爆荷载下响应分析的适用性。研究工作具体可分为以下四部分:利用AUTODYN建立了二维平板模型,验证了其在近场爆炸模拟中的准确性;利用AUTODYN建立40m跨单层球面网壳模型并进行内爆计算,验证了其在远场爆炸中的准确性。通过算例的对比证明了AUTODYN适用于大跨空间结构的爆炸响应分析。利用AUTODYN建立了20m跨度K8单层球面网壳并进行了外爆荷载下的响应分析,对比了不同屋面板材料本构模型对于结构响应的影响,获得了外爆荷载下爆炸荷载的传播规律和结构响应的规律。建立了40m跨度1/5矢跨比的K8单层球面网壳模型,利用AUTODYN进行了网壳结构在外爆荷载下的响应分析,通过对TNT当量、炸药水平偏移距离、炸药距地面高度、网壳跨度、网壳矢跨比、网壳杆件截面尺寸、屋面均布荷载等参数的分析,考察了K8单层球面网壳在外爆荷载下的响应规律及破坏模式。分别利用AUTODYN和CONWEP对20m跨K8单层球面网壳进行了多种比例距离下的外爆响应分析,结合经验公式和AUTODYN数值模拟的结果,讨论了CONWEP在爆炸荷载计算中的适用性;结合AUTODYN的数值模拟结果,讨论了CONWEP在结构响应计算中的适用性。
【关键词】：单层球面网壳 外爆 AUTODYN CONWEP 动力响应
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU399
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.2.1 爆炸荷载传播规律的研究10-13
• 1.2.2 爆炸荷载下结构构件响应的研究13-15
• 1.2.3 爆炸荷载下结构整体响应的研究15-17
• 1.2.4 AUTODYN在爆炸领域的应用17-18
• 1.3 本文研究内容18-20
• 第2章 基于AUTODYN的网壳结构建模20-37
• 2.1 引言20
• 2.2 AUTODYN软件介绍20-27
• 2.2.1 AUTODYN总体介绍20-24
• 2.2.2 AUTODYN特色技术24-27
• 2.3 有限元建模及算例验证27-32
• 2.3.1 有限元建模27-29
• 2.3.2 算例验证29-32
• 2.4 屋面板材料考虑温升软化效应的影响32-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 单层球面网壳外爆下破坏模式及参数分析37-59
• 3.1 引言37-38
• 3.2 外爆荷载作用下的荷载传播规律和结构响应特点38-44
• 3.3 单层网壳在外爆荷载下的破坏模式44-48
• 3.3.1 无损伤状态45
• 3.3.2 轻微损伤状态45-46
• 3.3.3 中度损伤状态46-47
• 3.3.4 严重损伤状态47-48
• 3.3.5 倒塌48
• 3.4 外爆荷载下的参数分析48-57
• 3.4.1 分析参数的选取49
• 3.4.2 TNT当量的影响49-50
• 3.4.3 炸点距离的影响50-52
• 3.4.4 炸点高度的影响52-53
• 3.4.5 网壳跨度的影响53-54
• 3.4.6 网壳矢跨比的影响54-55
• 3.4.7 网壳杆件截面的影响55-56
• 3.4.8 屋面均布荷载的影响56-57
• 3.5 本章小结57-59
• 第4章 CONWEP对于网壳结构分析适用性讨论59-72
• 4.1 引言59-60
• 4.2 峰值超压60-64
• 4.2.1 超压时程基本规律对比60-61
• 4.2.2 峰值超压出现时间及与炸点距离关系61-62
• 4.2.3 峰值超压与比例距离关系对比62-64
• 4.3 外爆荷载下结构响应的比较64-70
• 4.3.1 结构响应基本规律对比65-66
• 4.3.2 最大节点位移与比例距离关系对比66-68
• 4.3.3 结构塑性发展对比68-70
• 4.4 本章小结70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果78-80
• 致谢80-81

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本文编号：703354