爆炸载荷作用下混凝土掩体防护性能分析与优化设计

发布时间：2020-04-07 11:05

【摘要】：本论文以增强在战争前期军事战略设施的抗打击能力为背景,开展典型钢筋混凝土防御设施在爆炸冲击波作用下的动态响应研究,并提出了提升防护能力的措施。首先,介绍本论文课题研究背景与研究意义,本文阐述了爆炸载荷下钢筋混凝土设施的动态力学响应与防护性能优化设计方法解决工程实际问题的国内外研究现状。其次,采用经验公式与数值模拟的方法建立了爆炸冲击载荷计算模型,为分析钢筋混凝土设施的动态力学性能提供载荷输入;利用有限元方法建立了钢筋混凝土数值计算模型,形成了钢筋混凝土数值建模方法,并利用试验数据,验证了方法的正确性,利用上述方法建立了典型钢筋混凝土防护结构的有限元数值模型,并进行了仿真计算。再次,以波纹夹芯板为研究对象,选取夹芯层材料厚度、夹芯层高度、内面板厚度与外面板厚度为设计变量,以内面板变形、最大过载和吸收能量特性为防护性能评价指标,利用优化拉丁超立方设计与径向基(RBF)神经网络方法,建立夹芯板的防护性能近似模型,进行了防护性能影响因素的敏感度分析,采用MIGA与NLPQL相结合的组合优化设计方法,对波纹板进行了优化设计。在此基础上,研究了双层波纹板结构形式对防护性能的影响。最后,利用已建立的钢筋混凝土有限元数值模型以及最优的波纹夹芯板结构形式,通过大量仿真计算,分析了不同爆距、不同药量工况下,有无防护措施的钢筋混凝土防护结构,在爆炸载荷下的动态响应特性,仿真结果表明增加防护措施后,典型钢筋混凝土防护结构的防护性能得到明显提升。
【图文】：

网格模型,钢筋混凝土板,仿真计算,构件

图２．３．５钢筋和混凝土粘结模型逦图２．３．６钢筋混凝土板有限元网格模型逡逑在钢筋混凝土板构件上方施加爆炸冲击波载荷，分四种工况进行仿真计算，如．３．３所示。逡逑逦表２．３．３仿真计算工况逦逡逑构件编号逦爆炸距离（ｍ）逦装药量（ｋｇ）逡逑ＰＩ逦ＱＡ逦０２逡逑Ｐ２逦０．４逦０．３１逡逑Ｐ３逦０．４逦０．４６逡逑Ｐ４逦０．４逦０．５５逡逑仿真计算后结果与试验结果对比如图２．３．７￣图２．３．１０所示。逦逡逑

模型图,有限元网格,钢筋,模型

图２．３．５钢筋和混凝土粘结模型逦图２．３．６钢筋混凝土板有限元网格模型逡逑在钢筋混凝土板构件上方施加爆炸冲击波载荷，分四种工况进行仿真计算，，如．３．３所示。逡逑逦表２．３．３仿真计算工况逦逡逑构件编号逦爆炸距离（ｍ）逦装药量（ｋｇ）逡逑ＰＩ逦ＱＡ逦０２逡逑Ｐ２逦０．４逦０．３１逡逑Ｐ３逦０．４逦０．４６逡逑Ｐ４逦０．４逦０．５５逡逑仿真计算后结果与试验结果对比如图２．３．７￣图２．３．１０所示。逦逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：E951.1;TU375

【参考文献】