在現(xiàn)代水工結(jié)構(gòu)領(lǐng)域,由于各種極端荷載的情況,如戰(zhàn)爭(zhēng)等,水工結(jié)構(gòu)極易成為戰(zhàn)時(shí)的攻擊目標(biāo)。水工結(jié)構(gòu)在遭受到水下爆炸作用下,不僅會(huì)在局部范圍內(nèi)對(duì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞,更有可能發(fā)生結(jié)構(gòu)的整體損傷破壞,所以,本文視水下爆炸為戰(zhàn)時(shí)極端情況,研究碼頭框架結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊下的動(dòng)力響應(yīng)以及損傷破壞模式。首先,通過數(shù)值模擬研究水下爆炸。本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件,基于多物質(zhì)ALE方法分別對(duì)無限域和近水面水下爆炸問題進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究,通過將數(shù)值模擬得到的沖擊波壓力值與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)比,驗(yàn)證該模擬方法的準(zhǔn)確性。模擬再現(xiàn)了爆轟產(chǎn)物、水以及空氣等多物質(zhì)介質(zhì)間的相互作用過程,對(duì)比了無限域和近自由面下水下爆炸壓力場(chǎng)特點(diǎn):在爆深不變的情況下,隨著測(cè)深的減小,沖擊波的反射波對(duì)入射波影響越來越大,主要體現(xiàn)在減小入射沖擊波波形脈寬和削弱沖擊波峰值壓力上。同時(shí)定性的分析了近水面爆炸的水體密度分布變化情況,以及三維再現(xiàn)并分析了不同爆深情況下自由面水柱的形成過程和相關(guān)特性變化。將沖擊波作為一種極端荷載,結(jié)合實(shí)際工程結(jié)構(gòu),建立水下爆炸和兩層碼頭框架結(jié)構(gòu)的全耦合模型。通過與已有試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了所用全耦合建模方法以... 

【文章來源】：長沙理工大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１水中沖擊波的傳播??

?碩士學(xué)位論文???動(dòng)過程，周而復(fù)始就會(huì)產(chǎn)生來回的氣泡膨脹、壓縮，這個(gè)過程就是氣泡的脈動(dòng)，如圖２．２。??在脈動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生壓力波，而在第一次脈動(dòng)產(chǎn)生的壓力波是整個(gè)過程中最大的，約為??初始沖擊波１０％？２０％。雖然脈動(dòng)壓力相較于初始沖擊波壓力要小，但其持續(xù)的時(shí)間久，??產(chǎn)生的沖量與沖擊波相差不大，因此它所造成的損害也不容忽視。同時(shí)在氣泡收縮和上??升的過程中，其半徑不斷減小，并且在上下表面逐漸產(chǎn)生壓力差并誘導(dǎo)氣泡破裂形成射??流。氣泡射流往往會(huì)產(chǎn)生非常高的局部沖擊力，在結(jié)構(gòu)受到初始沖擊波破壞后，將對(duì)結(jié)??構(gòu)再次產(chǎn)生沖擊作用，加大爆炸沖擊對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷破壞。??入射壓力??擊、波?氣泡脈動(dòng)??＾?Ａ?人時(shí)同??氣泡泳動(dòng)及發(fā)展．過程?＾＼?）??圖２．２氣泡脈動(dòng)過程及壓力時(shí)程??當(dāng)沖擊波在傳播過程中遇到水面或結(jié)構(gòu)面時(shí)會(huì)發(fā)生部分反射形成反射波，反射波與??入射沖擊波相互抵消形成低壓區(qū)。當(dāng)?shù)蛪簠^(qū)的壓力足夠低時(shí)，水就會(huì)變成蒸汽形成空化??效應(yīng)，空化效應(yīng)主要分為片空化和局部空化。片空化發(fā)生在自由水面附近，局部空化主??要產(chǎn)生于流－固耦合交界面處。空化效應(yīng)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)造成很大的影響，特別當(dāng)空化區(qū)域??較大且發(fā)生潰滅時(shí)，產(chǎn)生的沖擊作用會(huì)再次作用于結(jié)構(gòu)上，由此造成二次加載效應(yīng)。??Ｐ二：??Ｊ??ｍ?１??圖２．３空化范圍示意圖??８??

?碩士學(xué)位論文???動(dòng)過程，周而復(fù)始就會(huì)產(chǎn)生來回的氣泡膨脹、壓縮，這個(gè)過程就是氣泡的脈動(dòng)，如圖２．２。??在脈動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生壓力波，而在第一次脈動(dòng)產(chǎn)生的壓力波是整個(gè)過程中最大的，約為??初始沖擊波１０％？２０％。雖然脈動(dòng)壓力相較于初始沖擊波壓力要小，但其持續(xù)的時(shí)間久，??產(chǎn)生的沖量與沖擊波相差不大，因此它所造成的損害也不容忽視。同時(shí)在氣泡收縮和上??升的過程中，其半徑不斷減小，并且在上下表面逐漸產(chǎn)生壓力差并誘導(dǎo)氣泡破裂形成射??流。氣泡射流往往會(huì)產(chǎn)生非常高的局部沖擊力，在結(jié)構(gòu)受到初始沖擊波破壞后，將對(duì)結(jié)??構(gòu)再次產(chǎn)生沖擊作用，加大爆炸沖擊對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷破壞。??入射壓力??擊、波?氣泡脈動(dòng)??＾?Ａ?人時(shí)同??氣泡泳動(dòng)及發(fā)展．過程?＾＼?）??圖２．２氣泡脈動(dòng)過程及壓力時(shí)程??當(dāng)沖擊波在傳播過程中遇到水面或結(jié)構(gòu)面時(shí)會(huì)發(fā)生部分反射形成反射波，反射波與??入射沖擊波相互抵消形成低壓區(qū)。當(dāng)?shù)蛪簠^(qū)的壓力足夠低時(shí)，水就會(huì)變成蒸汽形成空化??效應(yīng)，空化效應(yīng)主要分為片空化和局部空化。片空化發(fā)生在自由水面附近，局部空化主??要產(chǎn)生于流－固耦合交界面處�？栈�(yīng)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)造成很大的影響，特別當(dāng)空化區(qū)域??較大且發(fā)生潰滅時(shí)，產(chǎn)生的沖擊作用會(huì)再次作用于結(jié)構(gòu)上，由此造成二次加載效應(yīng)。??Ｐ二：??Ｊ??ｍ?１??圖２．３空化范圍示意圖??８??

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
[1]極端荷載作用下混凝土重力壩的動(dòng)態(tài)響應(yīng)行為和損傷機(jī)理[D]. 王高輝.天津大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3295653