基于ansys_ls-dyna的钢筋混凝土墙防爆性能数值研究

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1、学校代码10530学号201510181948分类号密级公开硕士学位论文基于ANSYS/LS-DYNA的钢筋混凝土墙防爆性能数值研究张文宽学位申请人陈锐林副教授指导教师土木工程与力学学院学院名称结构工程学科专业道桥方向研究方向二零一八年六月NumericalStudyonExplosion-proofPerformanceofReinforcedConcreteExplosion-proofWallBasedonANSYS/LS-DYNACandidateZhangWenkuanSupervisorAssociateProfessorCh

2、enRuilinCollegeCollegeofCivilEngineeringandMechanicsProgramStructuralEngineeringSpecializationRoadandBridgeEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune.2018摘要近年来，意外爆炸事故和恐怖爆炸袭击时有发生，对人类的生命财产安全造成了极大的威胁。在爆炸来临时，如何抵抗爆炸带来的威胁是当下的研究热点问题之一。建筑防爆设计是对可能会发生爆

3、炸事故的建筑物进行结构设计的重要工作内容之一，这对保护建筑物本身和建筑物内部工作人员的生命财产安全具有十分重大的现实意义。当今防爆设计大部分还是处于概念设计阶段，当建筑物受到爆炸荷载作用时，一些特定的结构或者构件的防爆性能是无法定量的，所以就需要有完整明确的防爆设计方案来完成建筑结构或构件的防爆防护设计，防爆墙体的设计又在防爆设计当中占据着举足轻重的位置。钢筋混凝土结构拥有良好的抗爆性能，而且具有取材方便，造价低廉的优点，是抗爆材料的不二选择。本文主要对爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土墙体的动力响应进行了理论计算和数值模拟。本文具体研究工作成

4、果如下：（1）对自由空气爆炸进行数值模拟，并将数值结果与公式计算结果进行比较，结果表明当折合距离越小时，不仅数值结果与理论结果差异比较大，各个经验公式计算结果之间的差异也非常的大，当折合距离Z>0.6m/??1/3时，数值结果与经验公式计算结果之间的误差就比较小了，且数值模拟结果始终小于经验公式计算结果，也说明了理论计算的保守性。（2）运用等效单自由度体系的近似理论计算方法对本文普通钢筋混凝土墙几种工况进行最大位移计算，将计算结果与数值模拟结果进行比较，误差最小的为1.75%，最大的为17.31%，计算结果与数值模拟结果一致，表明本文数值

5、模拟具有一定的可靠性。（3）本文所提出复合墙体在同等爆炸荷载条件下的各项动态响应参数均小于普通钢筋混凝土墙，说明本文所提的复合结构墙体的抗爆性能要优于普通钢筋混凝土防爆墙，其中最大可以提升32.1%的抗爆性能，但是随着折合距离的减小，提升效果也在不断降低。同时本文还研究了其他影响墙体抗爆性能的因素，研究结果表明，加大墙体配筋率、提高混凝土强度等级、增加墙体厚度均可以提高墙体抗爆性能，尤其以增加墙体厚度的提升效果最为明显。本文的研究成果可以为墙体抗爆设计提供一定的参考依据。关键词：防爆设计；钢筋混凝土墙；爆炸荷载；数值模拟；动态响应；IAb

6、stractInrecentyears,accidentalexplosionaccidentsandterroristbombingshaveoccurred,causedagreatthreattothesafetyofhumanlifeandproperty.Theexplosioncomes,howtoresistthethreatofexplosionisoneofthecurrenthotissues.Thebuildingexplosiondesignisoneoftheimportantworkmayoccurexplos

7、ionofbuildingstructurethedesign,hasveryimportantpracticalsignificanceontheprotectionofthebuildingitselfandtheinteriorofthebuildingstaff'slifeandpropertysafety.Theexplosion-proofdesignmostlyinconceptdesignstage,whenthebuildingunderblastloading,explosion-proofperformancespe

8、cificstructureorcomponentisnotquantitative,soweneedtohaveproofexplosion-proofprotectiondesigndes