建筑覆层抗爆性能研究

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1、文章编号：1009—9441(2013)05—0014—03建筑覆层抗爆性能研究口口王蓓(山西职业技术学院，山西太原030006)摘要：运用有限元分析软件AUTODYN，对混凝土单板及带蜂窝夹芯覆层的混凝土板在爆炸荷载下的动力响应进行了分析。对比研究了两种结构在5g的TNT球形装药，距离混凝土板5cm处起爆时，混凝土背爆面中心点挠度、覆层压缩模式及各部分能量吸收情况。结果表明，带蜂窝夹芯覆层的混凝土板与单层混凝土板相比，背爆面挠度明显减小；设置覆层后可以大大减小结构受到的冲击荷载；增加覆层高度可以大大减轻结构受到

2、的冲击能量，减轻结构的破坏。关键词：数值模拟；混凝土板；蜂窝复层；动态响应中图分类号：TU375．3；TU894文献标识码：A引言目前，人们对爆炸荷载下结构安全防护的研究主要是基于冲击波效应和材料动态特性两方面的研究¨]。本文基于防爆基本技术措施的第4条和第5条，并参考现有的防爆覆层方面的文献，运用有限元分析软件ANSYS建立了混凝土板及蜂窝夹芯覆层的几何模型，在Hypermesh下将混凝土板划分为六边形实体网格，将蜂窝夹芯覆层划分为规则四边形壳网格，并导入AUTODYN有限元计算软件，运用ALE算法对混凝土单板

3、及带蜂窝夹芯覆层的混凝土板在爆炸荷载下的动力响应进行了分析。1几何模型在实际工程中，混凝土结构多为大体积结构，为节省计算机资源并保证计算的准确性，取1：100缩小的结构模拟实际尺寸3000mm×3000mmx250mm的混凝土板在爆炸荷载下的动力响应。由于结构和爆炸荷载的对称性【2]，在模拟计算时混凝土板与带有蜂窝防爆覆层的混凝土板均采用1／4模型建模。1／4模型混凝土板计算尺寸为150mm×150mmx25mm，单元尺寸为0．5mm。蜂窝壁厚为0．04mm，蜂窝边长5mm，面板厚0．8mm，夹芯覆层选取10mm

4、和20mm两种高度。在整个建模中，蜂窝覆层、混凝土板均采用Lagrange单元，空气和高能炸药采用Euler单元。混凝土单元尺寸为2mm×2Bin，蜂窝及面板单元尺寸2mm×2mmx2mm，空气、炸药单元尺寸为4mill×4mmx4mill。有限元模型如图l所示。半刚性沥青混凝土路面结构，其中面层、下面层需要有较高的抗剪性能和抗压性能。参考文献：[1]黄文元，王旭东，孙立军．公路超载特征及重载沥青路面交通量参数[J]．公路，2003(5)：56-59．TheInfluenceofHeavy——DutyTraffi

5、conPavementStructureShearandCompressionPerformanceZHANGLi—jHall(CoHegeofCivilEngineering，ShanghmNormalUniversity，Shanghai，201418，China)Abstract：Basedontheovedoadedfunctiongraphic，thispaperanalysesthetensionperformanceofSemi_-rigidbaseasphaltconcretepavementst

6、ructureunderovedoadedfunction．Thecalculatingresultshowsthatthemiddleandbelowsurfacecoursestakemajorsheafingstrengthandpressurestressunderheavyload．Asforsemi—rigidasphaltandconcretepavementstructure，thesheafingstrengthperformanceandpressurestressperformanceofm

7、iddleandbelowsurfacecoursesshouldbebeaer．Keywords：bituminouspavement；heavyload；shearperformance；compressionperformance作者简介：张丽娟(1978一)，女，山东郓城人，讲师、博士，2010年5月博士研究生毕业于同济大学道路与铁道工程专业，现从事道路工程的教学工作。收稿日期：2013—08—13(编辑盛晋生)．14．Research&ApplicationofBuildingMaterials图1有限

8、元模型2有限元算法为了减少计算时间，提高计算精度，在数值模拟过程中采用了AUTODYNA软件提供的映射(REMAP)技术。首先在计算精度更高的二维模型中建立圆柱型rI'NT炸药模型与球形7I啊炸药模型，并计算初始起爆和爆炸冲击波传播过程，其中空气的网格尺寸为4mm。在冲击波传播到一定距离(未传出空气边界)时，将二维的计算结果映射到三维欧拉型空气域中，与计算模型进行耦合，继