CN112784470A - 一种土木工程目标在爆炸载荷作用下毁伤等级的评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土木工程目标在爆炸载荷作用下毁伤等级的评估方法，主要内容包括以下步骤：1、运用ANSYS/LS‑DYNA程序建立有限元模型，其建模应考虑确定单元类型、爆炸载荷加载方式、接触方式和施加边界条件；2、对承载爆炸载荷作用下的动力响应分析，其分析内容包括位移、速度、压力和应力，同时应考虑影响动力响应结果，包括炸药量、比例距离、混凝土强度和爆炸位置；3、爆炸载荷作用下土木工程目标可能发生的破坏，包括部分破坏或整体破坏的问题，针对破坏结果安全评估、评定标准。本发明利用爆炸过程理论分析计算，且操作成本低，安全性能极高，能够针对爆炸载荷作用下的破坏形态和损伤程度进行不同程度的分析。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程目标在爆炸载荷作用下毁伤等级的评估技术领域，具体为一种土木工程目标在爆炸载荷作用下毁伤等级的评估方法。
背景技术
爆炸载荷作用下的土木工程目标损伤等级主要取决于爆破冲击波，但影响土木工程目标相应的因素有很多，如炸药量、混凝体强度、构件性状、尺寸等参数，目前存在的研究手段基本采用模型试验，由于爆炸试验是一个对场地、安全性要求极高的操作，且试验成本较高，因此使用有限元程序提供多种爆炸模拟途径，也能满足研究需要，且安全性较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种土木工程目标在爆炸载荷作用下毁伤等级的评估方法，安全性能极高，能够针对爆炸载荷作用下的破坏形态和损伤程度进行不同程度的分析。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：主要内容包括以下步骤：1、运用ANSYS/LS-DYNA程序建立有限元模型，其建模应考虑确定单元类型、爆炸载荷加载方式、接触方式和施加边界条件；2、对承载爆炸载荷作用下的动力响应分析，其分析内容包括位移、速度、压力和应力，同时应考虑影响动力响应结果，包括炸药量、比例距离、混凝土强度和爆炸位置；3、爆炸载荷作用下土木工程目标可能发生的破坏，包括部分破坏或整体破坏的问题，针对破坏结果安全评估、评定标准。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用爆炸过程理论分析计算，且操作成本低，安全性能极高，能够针对爆炸载荷作用下的破坏形态和损伤程度进行不同程度的分析。
附图说明
图1为本发明土木工程目标爆炸试验过程模拟研究示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：主要内容包括以下步骤：1、运用ANSYS/LS-DYNA程序建立有限元模型，其建模应考虑确定单元类型、爆炸载荷加载方式、接触方式和施加边界条件；2、对承载爆炸载荷作用下的动力响应分析，其分析内容包括位移、速度、压力和应力，同时应考虑影响动力响应结果，包括炸药量、比例距离、混凝土强度和爆炸位置；3、爆炸载荷作用下土木工程目标可能发生的破坏，包括部分破坏或整体破坏的问题，针对破坏结果安全评估、评定标准。
进一步的，所述ANSYS是一个工程设计仿真软件，在前处理模块中能够为用户提供实体建模及网格划分工具，可以方便地构造有限元模型。所述LS-DYNA是一种有限元仿真分析软件，兼有ALE和Euler算法，可以精确可靠地处理各种高度非线性问题，如碰撞分析、爆炸分析及冲压成型分析。
进一步的，一个完整的ANSYS/LS-DYNA显示动力分析过程包括前处理、求解和后处理，运用ANSYS建立模型，通过关键字文件将爆炸荷载施加于结构上，在使用关键字文件递交LS-DYNA求解，输出d3plot文件，获取所需模拟结果。
进一步的，所述爆炸荷载传播到顶部界面时，将以爆炸载荷作用点为中心向四周扩散，其中加速度与速度类似，两者相关联，速度达到顶峰时加速度为零，加速度衰减规律与速度相同。
进一步的，所述爆炸产生的冲击波在传播过程中遇到不同介质分界面时会发生反射或绕射现象，当冲击波的某一点传至介质界面时，速度会骤降，该处空气质点将迅速积累，达到一定程度将发生反向运动。
进一步的，所述爆炸荷载作用下，底部最大主应力要大于顶部。
进一步的，所述混凝土结构内的钢筋、混凝土共同工作，个自发挥特性，其开裂前，拉力由钢筋、混凝土共同承担，开裂后混凝土退出工作，拉力由钢筋承受。
进一步，所述结构动力响应除了与TNT当量有关，还与爆炸源的距离相关。
进一步的，所述数值分析的精度依赖于模型建立，通过数值模拟方法对爆炸载荷作用于结构进行分析，并使用共节点算法模拟爆炸、接触耦合算法模拟爆炸和流固耦合模拟爆炸相结合。
进一步的，所述爆炸导致土木工程目标破坏满找损坏程度分为两大类：整体破坏和局部破坏。
其中整体破坏均属于重级破坏程度，安全等级三级。
其中局部破坏构件附近或表面会产生坑洞、坍塌、裂痕，其坑洞属于重级破坏程度，安全等级三级，坍塌属于中级破坏程度，安全等级二级，裂痕属于轻微破坏程度，安全等级一级。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (1)
1.一种土木工程目标在爆炸载荷作用下毁伤等级的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、运用ANSYS/LS-DYNA程序建立有限元模型，其建模应考虑确定单元类型、爆炸载荷加载方式、接触方式和施加边界条件；(2)、对承载爆炸载荷作用下的动力响应分析，其分析内容包括位移、速度、压力和应力，同时应考虑影响动力响应结果，包括炸药量、比例距离、混凝土强度和爆炸位置；(3)、爆炸载荷作用下土木工程目标可能发生的破坏，包括部分破坏或整体破坏的问题，针对破坏结果安全评估、评定标准。
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Cited By (2)
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2021
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