近爆冲击波和破片联合作用下I-V型夹芯板的防护性能研究

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1、近爆冲击波和破片联合作用下I-V型夹芯板的防护性能研究ResearchontheprotectivepropertiesofI-Vsandwichpanelunderthecombinedloadingofclose-rangeblastwaveandfragments学科专业：土木工程研究生：胡建伟指导教师：田力副教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究

2、成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字

3、日期：年月日签字日期：年月日摘要本文针对民用建筑物墙、板构件在近爆冲击波和破片联合作用下的防护研究，提出了一种新型I-V型夹芯板防护结构。利用非线性有限元分析软件LS-DYNA，开展了近爆冲击波和破片联合作用下I-V型夹芯板的防护性能研究。具体成果如下：（1）建立了炸药-空气-破片-I-V型夹芯板有限元模型、选用材料模型、接触算法及耦合算法，将数值模拟结果与试验结果和理论结果对比，证明本文采用的有限元模型、材料模型及流固耦合方法是合理且有效的。（2）近爆作用下，冲击波先于破片到达I-V型夹芯板，冲击波主要引起夹

4、芯板的整体挠曲变形，而破片主要是局部穿甲效应；单独作用下，冲击波的冲击作用大于破片的侵彻作用；冲击波和破片联合作用下夹芯板的破坏效果具有叠加放大效应，明显大于两者单一作用下破坏效果的线性叠加。（3）在相同的荷载工况及保持用钢量不变的前提下，对比6种不同夹芯板的防护性能，I-V型夹芯板防护效果最优。上、下面板厚度及夹芯层配置对I-V型夹芯板的防护性能有较大的影响。I-V型夹芯板在5种典型侵彻位置下防护性能基本相同，无局部防护性能薄弱部位，整体防护性能较好。随着破片尺寸的增大，I-V型夹芯板下面板的最大竖向峰值位移

5、缓慢增大至最高点，然后快速下降。（4）从I-V型夹芯板的质量损失、能量吸收和竖向峰值位移三个方面可以看出：随着炸药中心到测点的距离的增加引起比例距离增大，I-V型夹芯板整体的破坏程度不断减轻，且减轻的速率在增大；随着炸药的质量的增加引起比例距离减小，I-V型夹芯板整体的破坏程度在不断增大，且增大的速率是先增大后减小；随着炸药中心到测点距离的增大及相对应的炸药质量的增加引起比例距离不变，I-V型夹芯板整体的破坏程度在不断增大，且增大的速率是先增大后减小。（5）从I-V型夹芯板的质量损失、能量吸收和竖向峰值位移三个

6、方面可以看出：不同的炸药起爆位置引起的I-V型夹芯板的破坏程度不同，虽然炸药总质量没有变化，但实际有效作用装药量发生了改变；在轴向增加起爆点的个数并不能显著增大I-V型夹芯板的破坏程度。（6）有I-V型夹芯板防护的钢筋混凝土板迎爆面只有少量的混凝土脱落，且无钢筋外露，背爆面无混凝土脱落，也无钢筋外露，塑性变形区域也较小，整体也没有形成贯穿破坏；有I-V型夹芯板防护的钢筋混凝土板迎爆面和背爆面的破坏程度均远远小于无防护的钢筋混凝土板。本文提出的I-V型夹芯板实际防护效果很好，能够为工程设计提供重要的参考。关键词：

7、冲击波，破片群，联合作用，夹芯板，结构防护设计IABSTRACTInthispaper,anewtypeI-Vsandwichpanelprotectionstructureisproposedfortheprotectionofcivilbuildingwallandplatecomponentunderthecombinedloadingofclose-rangeblastwaveandfragments.UsingthenonlinearfiniteelementanalysissoftwareLA-DY

8、NA,theprotectionperformanceofI-Vsandwichpaneluunderthecombinedloadingofclose-rangeblastwaveandfragmentsisstudied,andtheresultsareasfollows:(1)Theexplosive-air-fragment-I-Vsandwichpanelfiniteelem