隨著城市地下綜合管廊的大規(guī)模建設(shè)以及燃氣入廊的推廣,燃氣爆炸對整個結(jié)構(gòu)的影響必須受到高度的重視。每年全世界燃氣爆炸事故頻發(fā),尤其淺埋的管廊遇到地震后更容易發(fā)生燃氣泄漏的次生災(zāi)害,一旦燃氣爆炸后,整個管廊結(jié)構(gòu)的健康狀況評估或者安全評價難度非常大,修復(fù)或者加固設(shè)計難度也非常大。目前,國內(nèi)針對地下大空間如綜合管廊內(nèi)燃氣爆炸的研究還較少。本文基于ANSYS/LS-DYNA大型有限元軟件,對燃氣爆炸沖擊波傳播規(guī)律及管廊動力響應(yīng)進行了數(shù)值模擬,主要研究內(nèi)容如下:（1）利用ANSYS/LSDYNA軟件,建立了三維燃氣-空氣模型,分別模擬了甲烷和乙炔兩種燃氣爆炸后,綜合管廊燃氣艙內(nèi)燃氣爆炸沖擊波傳播云圖及燃氣艙中軸線上不同位置處的超壓衰減曲線,并在此基礎(chǔ)上分析了爆炸沖擊波衰減規(guī)律,證明了乙炔-空氣混合氣體最大超壓大于甲烷-空氣混合氣體最大超壓,爆炸荷載與沖擊波傳播速度均隨著燃氣量的增大而增大;利用工況四爆炸中心單元的超壓-時間曲線,在曲線上取8個點作為簡化的爆炸荷載曲線。（2）建立了綜合管廊-土體三維有限元模型,根據(jù)相應(yīng)公式計算得出等效單元的各項參數(shù),在土體邊界添加粘彈性邊界;在燃氣艙四周的管廊壁上加... 

【文章來源】：石家莊鐵道大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各國綜合管廊截面圖

- 16圖 3-1 ANSYS/LS-DYNA 計算流程圖元基本算法YNA 中的單元有三種基本的算法，Lagrange、Euler 和 ALECTION_SOLID 中的 ELFORM 控制。(1)Lagrange 算法單，隨著材料的流動而變形。但如果材料變形過大，會造成困難；(2)Euler 算法是材料在固定的網(wǎng)格中流動，這樣網(wǎng)格總大變形問題；(3)ALE 算法是先執(zhí)行一個或幾個 Lagrange 時格隨材料流動而產(chǎn)生變形，然后執(zhí)行 ALE 時步計算，將變(密度、能量、應(yīng)力張量等)和節(jié)點速度矢量輸運到重分后的新固耦合方法

以不需要*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID 關(guān)鍵字定義流體和固體的耦合。實際上該種方法相當(dāng)于施加了一個固體邊界條件，不能處理相互作用問題，一般不太使用。另一種方法就是使用*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID 關(guān)鍵字把流體與固體單元耦合在一起，這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)單元之間能量的傳遞，研究流體與結(jié)構(gòu)之間的相互作用[58]。3.3 有限元模型及其參數(shù)本節(jié)研究燃氣爆炸在燃氣艙內(nèi)的傳播規(guī)律，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)未破壞情況下，其變形對爆炸沖擊波傳播影響不大，因此可以將混凝土結(jié)構(gòu)簡化為剛性，即把空氣邊界設(shè)置為固定邊界[59]。本模型包含空氣和燃氣兩部分，燃氣艙截面尺寸為 1.8 m×3.5 m(見圖 3-2)，模擬四種工況下的燃氣爆炸傳播規(guī)律。為減少單元數(shù)量以節(jié)省計算時間，沿 Z 軸負方向建立 1/2 模型，在 Z=0 處建立對稱邊界，Z=-20 m 處建立無反射邊界條件。

【參考文獻】：
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