【摘要】：隨著我國化工園區(qū)建設的快速發(fā)展,園區(qū)的規(guī)模不斷擴大,安全問題也愈加嚴峻。由于園區(qū)易燃易爆介質(zhì)及集中存放的特性,一旦設備發(fā)生爆炸事故,由爆炸產(chǎn)生的拋射碎片極易形成對周邊設備的撞擊而引發(fā)多米諾效應事故,產(chǎn)生更為嚴重的后果。為此,本文基于ANSYS/LS-DYNA程序?qū)A筒形儲罐在立方體拋射碎片撞擊下的動力學響應規(guī)律進行了數(shù)值模擬研究。為化工園區(qū)的建設與風險評估等項目提供參考。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罐的動力學響應規(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)(碎片與儲罐的接觸面積、初始速度、材質(zhì)與質(zhì)量)等相關因素對撞擊響應的影響。模擬結(jié)果表明,儲罐內(nèi)壓具有抵抗拋射碎片沖擊變形的能力,1.2MPa的內(nèi)壓使得儲罐最大變形量降低10%。對于相同質(zhì)量的碎片,撞擊儲罐時的接觸面積越小,儲罐受撞擊產(chǎn)生的變形越大。當碎片速度為100m/s~300m/s時,儲罐的撞擊變形隨碎片初始速度的增加而線性增加。對于相同體積碎片,鉛黃銅由于具有更高的密度,相對于Q345R產(chǎn)生的儲罐撞擊變形更大。拋射碎片的質(zhì)量越大,其撞擊儲罐產(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罐的接觸位置;此外,罐體的容積對其撞擊變形也有一定的影響,容積越大的儲罐,撞擊產(chǎn)生的變形也越大。碎片與圓筒形儲罐的接觸碰撞是一個多次接觸碰撞并最終達到穩(wěn)定的過程。(2)研究了碎片撞擊并穿透圓筒形儲罐的壁面的動力學響應規(guī)律。分析了儲罐內(nèi)壓、碎片初始速度、接觸面積、儲罐壁厚等主要因素對穿透儲罐時貫穿能量的影響。研究結(jié)果如下:儲罐內(nèi)壓對貫穿能量無明顯影響;拋射碎片初速度越大,碎片穿透儲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罐的接觸面積越大,碎片穿透儲罐所需的貫穿能量就越高,碎片穿透儲罐后的剩余速度就越低,碎片對儲罐的威脅也就越小。碎片穿透圓筒形儲罐的貫穿能量與儲罐壁厚呈線性關系,儲罐壁厚越大,碎片擊穿儲罐所需的貫穿能量就越高。
【圖文】：

二章 基于 LS-DUNA 的沖擊動力學數(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 的沖擊動力學數(shù)值模擬理論基礎數(shù)法的原理簡單、能有效減少沙漏效應現(xiàn)象，在處好的處理接觸碰撞問題。因此，對稱罰函數(shù)在 LS-D軟件中被廣泛使用。節(jié)點 N 為例介紹其罰函數(shù)處理一從節(jié)點 N 找到與其最近的主節(jié)點 C（見圖 2.2）。 = ￠ ， ， 從節(jié)點 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 N 與主段 N1N2可能接觸的 C 點位置（如圖的比例系數(shù) = 1 1 2和 = 來表示。設 C則： = 1 1 2= cos sin 1 2 ， =
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O38;TQ086.2

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本文編號：2631472