本文選題：單層球面網(wǎng)殼 + 外爆　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：社會(huì)的進(jìn)步使大跨空間結(jié)構(gòu)得到長(zhǎng)足的發(fā)展,空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)作為其代表性形式得到廣泛應(yīng)用。但近年來爆炸恐怖襲擊活動(dòng)日益猖獗,大跨空間結(jié)構(gòu)因其人口密度大、社會(huì)影響大和抗爆措施薄弱等特點(diǎn)而容易成為恐怖襲擊的目標(biāo)。因此,開展對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)的抗爆性能研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。GBS系統(tǒng)是以乙炔/空氣混合氣體為爆炸物的爆炸模擬試驗(yàn)裝置,擁有獨(dú)立隔離的爆炸裝置和控制平臺(tái),具有操作簡(jiǎn)便和安全的特點(diǎn);AUTODYN是嵌于ANSYS下的顯式分析工具,擁有完備的材料庫(kù)和完善的流固耦合算法,其獨(dú)特的REMAP技術(shù)可以精確計(jì)算爆炸荷載。本文針對(duì)目前大跨空間結(jié)構(gòu)爆炸試驗(yàn)缺乏的問題,以GBS系統(tǒng)為試驗(yàn)環(huán)境,設(shè)計(jì)制作了K6單層球面網(wǎng)殼縮尺模型,開展外爆試驗(yàn),研究網(wǎng)殼在外爆荷載下的響應(yīng)規(guī)律;使用AUTODYN對(duì)網(wǎng)殼模型和試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行建模,開展關(guān)于網(wǎng)殼外爆的數(shù)值模擬,數(shù)值再現(xiàn)試驗(yàn)過程,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,探討模擬方法的適用性。試驗(yàn)準(zhǔn)備階段進(jìn)行了網(wǎng)殼模型構(gòu)件的材性試驗(yàn),獲得了相應(yīng)的材料力學(xué)性能參數(shù);同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)殼模態(tài)測(cè)試,驗(yàn)證了網(wǎng)殼的制作加工精度。結(jié)合模擬分析和試驗(yàn)設(shè)備條件開展外爆試驗(yàn),分析總結(jié)了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)隨外爆荷載增加的響應(yīng)趨勢(shì),依次劃分出無損傷、輕微損傷、中等損傷、嚴(yán)重?fù)p傷和整體倒塌等五種響應(yīng)模式。選取已經(jīng)獲得輕微損傷模式的網(wǎng)殼模型,對(duì)其開展二次外爆荷載響應(yīng)試驗(yàn),得到其響應(yīng)規(guī)律,考察了累積損傷對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的危害。數(shù)值模擬基于爆能等效原理,將試驗(yàn)氣體等效轉(zhuǎn)化為TNT進(jìn)行計(jì)算。將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行宏觀響應(yīng)趨勢(shì)以及測(cè)試數(shù)據(jù)兩方面對(duì)比,證明了等效TNT方法能夠合理描述網(wǎng)殼在外爆試驗(yàn)時(shí)的最大響應(yīng),適用于簡(jiǎn)化分析試驗(yàn)問題。結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正了等效TNT方法的折減系數(shù),并通過模擬輕微損傷狀態(tài)網(wǎng)殼模型的二次外爆試驗(yàn),驗(yàn)證了修正方法的準(zhǔn)確性。本文嘗試提出了模擬試驗(yàn)環(huán)境的氣體模擬法,討論了其模擬結(jié)果的合理性和適用性,并對(duì)后續(xù)試驗(yàn)方法和模擬方法的完善提出了若干建議。
[Abstract]:With the progress of society, the large span space structure has been developed rapidly, and the space reticulated shell structure has been widely used as its representative form. However, in recent years, the explosive terrorist attacks are increasingly rampant. Because of its large population density, social impact and weak anti-explosion measures, the long-span space structure is easy to be the target of terrorist attacks. Therefore, it is of great theoretical significance and practical value to study the anti-explosion performance of long-span space structures. GBS system is an explosive simulation test device with acetylene / air mixture gas as explosive. With an independently isolated explosive device and control platform, with the characteristics of simple and safe operation, AUTODYN is an explicit analysis tool embedded in ANSYS, with a complete material library and a perfect fluid-solid coupling algorithm. Its unique REMAP technique can accurately calculate the explosion load. In this paper, aiming at the lack of explosion test of large span space structure at present, taking GBS system as the test environment, the paper designs and makes the scale model of K6 single-layer spherical reticulated shell, carries out the external explosion test, and studies the response law of the latticed shell under the external explosion load. Using AUTODYN to model the latticed shell model and test environment, the numerical simulation of the shell explosion was carried out, and the experimental process was numerically reproduced. The simulation results were compared with the test results and the applicability of the simulation method was discussed. The material properties of latticed shell model members were tested in the preparation phase of the test, and the corresponding mechanical properties of materials were obtained. At the same time, the modal test of the reticulated shell was carried out to verify the machining accuracy of the reticulated shell. Combined with simulation analysis and test equipment condition, the response trend of reticulated shell structure with the increase of external blasting load is analyzed and summarized, and the non-damage, slight damage and moderate damage are divided in turn. There are five kinds of response modes, such as severe damage and whole collapse. In this paper, the model of reticulated shell with slight damage mode has been selected, and the response law of the latticed shell has been obtained by carrying out the secondary explosive load response test, and the damage of accumulated damage to the latticed shell structure has been investigated. Based on the principle of explosive energy equivalence, the experimental gas is transformed into TNT to calculate the numerical simulation. By comparing the simulation results with the experimental results, it is proved that the equivalent TNT method can reasonably describe the maximum response of the latticed shell under external explosion test, and is suitable for simplified analysis of test problems. The reduction coefficient of the equivalent TNT method is corrected with the experimental data and the accuracy of the modified method is verified by simulating the secondary explosion test of the reticulated shell model with slight damage. This paper attempts to put forward a gas simulation method for simulating the test environment, discusses the rationality and applicability of the simulation results, and puts forward some suggestions for the improvement of the subsequent test methods and simulation methods.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU399

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本文編號(hào)：1976638