近些年來世界各地不斷發(fā)生大型恐怖襲擊活動(dòng),針對民用建筑和大型公共建筑的防爆防沖擊設(shè)計(jì)越來越得到人們的重點(diǎn)關(guān)注。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),在金屬管中填充金屬泡沫平均壓潰力比單獨(dú)的薄壁金屬管構(gòu)件和單獨(dú)的金屬泡沫材料平均壓潰力之和更大,并已經(jīng)證明,將金屬構(gòu)件與金屬泡沫相結(jié)合制成泡沫填充構(gòu)件能夠具有更強(qiáng)的承載能力和耗能性能,具備服役于爆炸沖擊、高速碰撞等極端不利條件下的性能。本文提出一種新型的內(nèi)嵌泡沫鋁耗能節(jié)點(diǎn),這種耗能節(jié)點(diǎn)被設(shè)計(jì)放置在防爆墻與建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間,用以吸收爆炸時(shí)產(chǎn)生的爆炸能量以及減少建筑物所受到的爆炸荷載。為研究這種新型耗能節(jié)點(diǎn)的耗能性能,對其展開沖擊試驗(yàn)和單軸靜載試驗(yàn),并建立精細(xì)化有限元模型進(jìn)行數(shù)值仿真模擬研究,最后在試驗(yàn)結(jié)果和有限元研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)行耗能性能的多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),具體工作如下:(1)設(shè)計(jì)制作兩種不同形式的內(nèi)嵌泡沫鋁耗能節(jié)點(diǎn),利用重力式落錘沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)對這兩種形式耗能節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行沖擊試驗(yàn),給出了耗能節(jié)點(diǎn)構(gòu)件在沖擊作用下的力學(xué)性能和耗能性能的量化評估指標(biāo),研究有無泡沫鋁填充、折板厚度、折板彎折角度、折板彎折半徑對此類耗能節(jié)點(diǎn)構(gòu)件在沖擊荷載作用下的耗能性能的影響。(2)利用MTS電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)對此種耗能節(jié)點(diǎn)構(gòu)件進(jìn)行單調(diào)靜載壓縮試驗(yàn),研究有無泡沫鋁填充、折板形狀對這種耗能節(jié)點(diǎn)試件破壞變形模式、耗能性能和受力性能的影響。與沖擊試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析,研究沖擊荷載作用和靜載作用兩種不同荷載工況下這種耗能節(jié)點(diǎn)的變形破壞模式及耗能性能。(3)建立這種耗能節(jié)點(diǎn)的精細(xì)化有限元模型,利用數(shù)值仿真軟件LS-DYNA展開沖擊作用下的有限元模擬分析,對比沖擊試驗(yàn)結(jié)果,計(jì)算誤差,驗(yàn)證有限元仿真模型的準(zhǔn)確性。利用有限元手段,在試驗(yàn)參數(shù)基礎(chǔ)上,進(jìn)行擴(kuò)大參數(shù)模擬分析,研究沖擊速度、泡沫鋁密度、鋼材牌號、折板厚度、沖擊質(zhì)量對這種耗能節(jié)點(diǎn)在沖擊作用下的耗能性能的影響。(4)為進(jìn)一步提高這種耗能節(jié)點(diǎn)的耗能性能,選取這種耗能節(jié)點(diǎn)的比吸能指標(biāo)和峰值力指標(biāo)作為優(yōu)化目標(biāo),研究折板厚度、節(jié)點(diǎn)高度、折板彎折角度、上鋼板受壓長度四個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)變量對其耗能性能的影響,為這種耗能節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU352.13
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第1章 緒論1.1 課題背景及來源近年來，全球各地恐怖襲擊活動(dòng)呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。例如 2001 年美國 9.事件，恐怖分子劫持兩架飛機(jī)對美國世貿(mào)中心雙塔及五角大樓進(jìn)行撞擊（圖 1-1）造成 2996 人死亡及超過 2000 億美元的經(jīng)濟(jì)損失。2010 年 4 月 17 日，在印度班羅爾，2 枚由恐怖分子制造的炸彈相繼爆炸在當(dāng)?shù)伢w育館，當(dāng)時(shí)正值比賽開場賽人員相繼進(jìn)入場地，人流密度較大，此次事故直接導(dǎo)致超過 15 人重傷；2014 年月 30 日，我國烏魯木齊市發(fā)生嚴(yán)重爆炸襲擊事件，數(shù)名歹徒引爆爆炸裝置并造數(shù)十人死亡、上百人重傷。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文現(xiàn)出輕質(zhì)、優(yōu)良的隔音性能和良好的電磁波吸收率等眾多優(yōu)勢，是社會技術(shù)進(jìn)步所衍生出來的一種新型的耗能材料，已經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)。其中泡沫鋁是人們關(guān)注度最高的一種金屬泡沫材料，泡沫鋁是把化學(xué)外加劑加入到純鋁板或者鋁制金屬中，再利用發(fā)泡技術(shù)制作而成，具有金屬材料和氣泡兩大特點(diǎn)。它具有輕質(zhì)、耗能能力強(qiáng)、熔點(diǎn)高、抗火、耐腐蝕、熱傳導(dǎo)性低、電磁波屏蔽能力強(qiáng)、加工安裝方便等較多優(yōu)異特性。同時(shí)研究表明泡沫鋁在沖擊荷載作用下，會通過內(nèi)部胞壁摩擦、坍塌、破碎等形式來吸收能量，其壓縮力-位移曲線具有持續(xù)較長的屈服平臺，并且能夠保持較平穩(wěn)的應(yīng)力狀態(tài)，因此是一種理想的吸能材料。并且通過調(diào)節(jié)泡沫鋁內(nèi)部孔徑等手段，可以對泡沫鋁的材料參數(shù)和耗能能力進(jìn)行控制，以適用于實(shí)際工程中[15]。

圖 1-5 內(nèi)嵌泡沫按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)制作兩種不同形式的耗這兩種不同形式的耗能節(jié)點(diǎn)的耗能性能進(jìn)折板厚度、折板彎折角度與折板彎折半徑并選取相應(yīng)的耗能指標(biāo)，以對所有節(jié)點(diǎn)構(gòu)立內(nèi)嵌泡沫鋁新型耗能節(jié)點(diǎn)的精細(xì)化有限有限元分析，對沖擊試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。分析，探究沖擊速度、泡沫鋁密度、鋼材耗能節(jié)點(diǎn)各部分能量吸收值的影響，最后參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體研究內(nèi)容如下：(1) 按照工程實(shí)際設(shè)計(jì)兩種不同形式角度形）和 II 形（折板彎折呈弧形）耗能折半徑、有無泡沫鋁填充、作用荷載類型這兩種形狀的耗能節(jié)點(diǎn)的耗能性能進(jìn)行橫爆炸荷載
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2859238