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1、聚氨酸泡沫复合夹层板抗爆特性分析第31卷第1期2003年1月同济大学JOURNALOFTONOJIUNIVERSITYVl0】.31No.1Jan.2003聚氨酯泡沫复合夹层板抗爆特性分析任志刚,楼梦麟,田志敏2(1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;2.中国人民解放军61489部队,河南洛阳471023)摘要:聚氨酯泡沫复合夹层板是一种可广泛应用于防护工程中的新结构形式,据此对聚氨酯泡沫材料夹层板进行了爆炸荷载下有限元分析,并与粘钢混凝土板及混凝土板两种板结构进行了比较,验证了聚氨酯泡沫夹层板良好的抗爆吸能性能.关键
2、词:聚氨酯泡沫;夹层板;爆炸荷载;有限元分析;抗爆吸能中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:0253—374X(2o03)01—0006—05AnalysisofAntidetonationalPropertyofSandwichPanelofPloyurethaneFOamPENZhi—gang,LOUMeng—lin,TIANZhi—min(1.StateKeyLaboratoryforDisasterReducfioninCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,Chi
3、na2.Unit61489oftheChinesePeople'sLiberationAm1y,Luoyang471023,China)Abstract:Thesandwichpanelofpolyurethanefoamisanewstructuralformwhichcanbewidelyusedinpro—tectiveengineering,andfiniteelementanalysisisexecutedforthethreedifferenttypesofpanels—thesand—wichpanelofpolyureth
4、anefoam,theconcretepanelgluedwithsteelsheetandtheconcretepanelunderexplo—siveloadings.Thenumericalresultsshowthatthesandwichpanelsofpolyurethanefoamhavegoodpropertyofantidetonationandenergyabsorption.Keywords:polyurethanefoam;sandwichpanel;explosiveloadings;finiteelementa
5、nalysis;antidetonationandenergyabsorption所有的振动结构通过内部应力,摩擦,断裂,塑性变形等来消散能量,耗能能力越大,则振动幅度越小.一些结构的阻尼非常小,临界阻尼约为1%,结果在中等强度的振动下,幅值就很大.提高能量耗散能力的方法在减小振动幅值方面是非常有效的.于是人们想到了硬质聚氨酯泡沫(rigidpolyurethanefoam,RPUF)材料.它是一种密度小,价格低,成型容易的多孔介质,具有很好的吸收动能的特性,能够缓和冲击,减弱振荡,减低应力幅值,因而在防护工程设计中,通常用RPUF与钢筋
6、混凝土和(或)钢板构成复合结构来抵御武器爆炸的打击.试验研究证明,它能起到很好的隔爆,消压,吸能的作用【.2j.为在理论上对这一复合结构的动态力学性能进行深入的分析,需根据RPUF的力学性能建立简化的理论模型,以期为防护工程的设计奠定理论基础.本文应用有限元方法,根据聚氨酯泡沫-3j,土介质,钢板及混凝土等多种材料的非线性本构模型,对聚氨酯泡沫夹层板,粘钢混凝土板及混凝土板三种结构进行了爆炸冲击下的数值分析,以验证聚氨酯泡沫夹层板的抗爆吸能特性.收稿日期:2002—03—11作者简介:任志刚(1974一),男,湖北鄂州人,博士生第1期任志
7、刚.等:聚氨酯泡沫复合夹层板抗爆特性分析1三种结构板的一般介绍钢板一钢筋骨架一聚氨酯泡沫复合夹层板是一种新型的实用的结构形式,它是上下层采用钢板,中间加以钢筋作为骨架支撑,最后用聚氨酯泡沫进行发泡填充的一种复合结构板.而本文所采用的进行对比研究的混凝土板,粘钢混凝土板外形几何尺寸,荷载工况及边界条件均与夹层板相同,粘钢混凝土板的钢板厚为31TLrfi.复合夹层板如图1所示,长×宽×高=2.2m×1.0m×0.2m,钢板厚31TLrfi,钢筋骨架直径201TLrfi,相邻排间交错布置,间距为401TLrfi,同排钢筋结点间距0.2m.在实体
8、的单元划分中,钢板采用壳单元,单元大小由拉筋与钢板间的连接点控制;拉筋采用梁单元,梁单元的节点分别为上,下层钢板壳单元节点;两层钢板间的聚氨酯泡沫采用八节点块体单元离散.复合夹层板置于半无限空
