【摘要】：隨著我國化工園區(qū)建設(shè)的快速發(fā)展,園區(qū)的規(guī)模不斷擴(kuò)大,安全問題也愈加嚴(yán)峻。由于園區(qū)易燃易爆介質(zhì)及集中存放的特性,一旦設(shè)備發(fā)生爆炸事故,由爆炸產(chǎn)生的拋射碎片極易形成對(duì)周邊設(shè)備的撞擊而引發(fā)多米諾效應(yīng)事故,產(chǎn)生更為嚴(yán)重的后果。為此,本文基于ANSYS/LS-DYNA程序?qū)A筒形儲(chǔ)罐在立方體拋射碎片撞擊下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。為化工園區(qū)的建設(shè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等項(xiàng)目提供參考。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)研究了爆炸碎片撞擊圓筒形儲(chǔ)罐的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)規(guī)律,分析了罐體特征參數(shù)(內(nèi)壓與容積)及碎片特征參數(shù)(碎片與儲(chǔ)罐的接觸面積、初始速度、材質(zhì)與質(zhì)量)等相關(guān)因素對(duì)撞擊響應(yīng)的影響。模擬結(jié)果表明,儲(chǔ)罐內(nèi)壓具有抵抗拋射碎片沖擊變形的能力,1.2MPa的內(nèi)壓使得儲(chǔ)罐最大變形量降低10%。對(duì)于相同質(zhì)量的碎片,撞擊儲(chǔ)罐時(shí)的接觸面積越小,儲(chǔ)罐受撞擊產(chǎn)生的變形越大。當(dāng)碎片速度為100m/s~300m/s時(shí),儲(chǔ)罐的撞擊變形隨碎片初始速度的增加而線性增加。對(duì)于相同體積碎片,鉛黃銅由于具有更高的密度,相對(duì)于Q345R產(chǎn)生的儲(chǔ)罐撞擊變形更大。拋射碎片的質(zhì)量越大,其撞擊儲(chǔ)罐產(chǎn)生的最大變形也越大,且其最大變形的位置位于拍攝碎片與儲(chǔ)罐的接觸位置;此外,罐體的容積對(duì)其撞擊變形也有一定的影響,容積越大的儲(chǔ)罐,撞擊產(chǎn)生的變形也越大。碎片與圓筒形儲(chǔ)罐的接觸碰撞是一個(gè)多次接觸碰撞并最終達(dá)到穩(wěn)定的過程。(2)研究了碎片撞擊并穿透圓筒形儲(chǔ)罐的壁面的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)規(guī)律。分析了儲(chǔ)罐內(nèi)壓、碎片初始速度、接觸面積、儲(chǔ)罐壁厚等主要因素對(duì)穿透儲(chǔ)罐時(shí)貫穿能量的影響。研究結(jié)果如下:儲(chǔ)罐內(nèi)壓對(duì)貫穿能量無明顯影響;拋射碎片初速度越大,碎片穿透儲(chǔ)罐的速度損失量越小,較大的穿透剩余速度極易產(chǎn)生二次撞擊穿透。此外,拋射碎片與圓筒形儲(chǔ)罐的接觸面積越大,碎片穿透儲(chǔ)罐所需的貫穿能量就越高,碎片穿透儲(chǔ)罐后的剩余速度就越低,碎片對(duì)儲(chǔ)罐的威脅也就越小。碎片穿透圓筒形儲(chǔ)罐的貫穿能量與儲(chǔ)罐壁厚呈線性關(guān)系,儲(chǔ)罐壁厚越大,碎片擊穿儲(chǔ)罐所需的貫穿能量就越高。
【圖文】：

二章 基于 LS-DUNA 的沖擊動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬理論基滿足的邊界條件示意圖如圖 2.1 所示。足： = ( ) )為邊界面 外法線方向余弦； 為面力載荷束滿足： ( ) = ， 約束。足： = ，

第二章 基于 LS-DUNA 的沖擊動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)數(shù)法的原理簡(jiǎn)單、能有效減少沙漏效應(yīng)現(xiàn)象，在處好的處理接觸碰撞問題。因此，對(duì)稱罰函數(shù)在 LS-D軟件中被廣泛使用。節(jié)點(diǎn) N 為例介紹其罰函數(shù)處理一從節(jié)點(diǎn) N 找到與其最近的主節(jié)點(diǎn) C（見圖 2.2）。 = ￠ ， ， 從節(jié)點(diǎn) N 可能接觸的主段，若 · ，則 N R 接觸；若 · ，則 N 在 C 左邊，即可能與從節(jié)點(diǎn) N 與主段 N1N2可能接觸的 C 點(diǎn)位置（如圖的比例系數(shù) = 1 1 2和 = 來表示。設(shè) C則： = 1 1 2= cos sin 1 2 ， =
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O38;TQ086.2

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本文編號(hào)：2631472