爆炸载荷作用下加筋板架的动态响应相似规律研究

发布时间：2020-08-12 00:51

【摘要】：受材料的应变率敏感性、材料断裂及材料热效应等因素的影响,在动态受载情况下不同尺寸结构的响应将不满足完全相似的条件;此外,在模型试验中,由于材料规格或加工工艺的限制,需采用几何畸变模型来代替理想的缩比模型。合理可靠的相似准则成为指导结构动态响应模型试验开展和实型响应结果准确预报的必要条件。本文以量纲分析方法和相似理论为依据,深入探讨结构动态响应相似的影响因素,揭示其中的控制机理和本质联系,结合模型试验验证,探索研究爆炸载荷下加筋板响应的相似畸变规律和准则,以期为爆炸载荷下结构模型试验的开展和实际结构的响应预报提供一定的参考和依据。本文的具体工作包括以下几个方面:首先,从量纲分析出发,探讨了应变率效应对结构动态响应相似关系的影响,通过修正外载荷建立模型与实型间的相似规律;分析了冲击波载荷比冲量和结构材料应变率间的相互影响关系,并以比冲量作为修正量提出了适用于爆载作用下相似结构的不完全相似准则。其次,在前人研究工作的基础上整理、拟合了药量、爆距和比冲量之间关系的表达式,提出了模型药量的修正(通过对比冲量的修正逆推)方法,从而使模型实验更为方便可控;并通过算例进行方法验证,证明了该相似修正法在爆载下结构响应相似问题中的适用性。再者,开展了几何畸变模型动态响应相似问题的研究;采用经典卡勒汀结构比较了目前畸变模型预报中两种常用预报方法——“有限元系数预测法”和“指数修正法”——的优缺点,并结合结构动载响应的实验要求和两种方法各自的特点,选择了“指数修正法”作为本文畸变模型问题中的预报方法;并在此基础上提出了一种指数n值的快速求解法,解决了该方法在实际应用中存在的不足。最后,分析了爆炸载荷下加筋构件板厚、加筋截面型式共同畸变时的响应相似问题。在保证畸变前后加筋截面抗弯模量相同或相近的前提下,提出了以加筋截面积为畸变量来进行外载荷修正的方法;并结合空爆和舱室内爆两类算例进行了验证,揭示了爆炸载荷下加筋板动态响应的相似畸变规律。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.70
【图文】：

动态屈服应力,缩比,应变率,系数

模型试验逐渐成为结构爆炸响应评估和预报的主要荷下结构缩比模型试验存在的问题碳钢、铝合金等材料具有良好的韧性，因此在压力变形而不发生断裂。当由这些材料制成的结构在受荷的作用时，结构将在极短时间内发生塑性大变形不同于其初始构形。构件的变形历史和最终形状不和支撑条件相关，还与材料的弹塑性性质及率效应动载的时间和空间分布[12]。的动态力学行为与应变率的相关性，在缩比结构模动态屈服应力是与应变率和缩比系数密切相关nds 材料动态强化模型为例，模型和原型的动态屈服致的应变率不同并不等于 1，即原型和模型之间不满着缩比系数和应变率的不同而改变，如图 1-1 所示

结构示意图,板架,速率,初速度

图 2-1 Calladine 结构示意图 The schematic of the Calladine 块以初速度V0撞击其顶端，则有0.5 0.52 0 d12sinh 2σ + w St cl lm积，有 S=2bh；服应力；应的横向位移，即 w0=Lsinθ；粗速率。速率 c 降至于 0，第一运动阶阶段结束瞬间的板架中部横向

数值计算模型,全耦合

图 3-6 验证数值计算模型Fig.3-6 Thenumerical calculation model结果与试验结果对比见表 3-7。结果表明，该数值计击波作用下的响应方面是可靠的，且计算精度较高。表 3-7 全耦合计算结果与试验结果对比hecomparison resultsbetween the tests and the full-coupEuler-Shell 全耦合计算结果试验测量结果/mm全耦合与试验42.84 44.004 57.60 56.131 仿真软件 Autodyn 模拟舱室内爆现象时的计算精度缩比模型进行数值仿真计算。下加筋板架算例分析

【参考文献】