文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
爆炸作用下钢筋混凝土梁动力响应数值模拟
姓名:盛利
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:郭玉荣;肖岩
20070510
硕士学位论文
摘要
爆炸灾害对建筑结构造成严重破坏并且会带来巨大的生命财产损失,最近一
段时期来随着恐怖活动和地区冲突的加重,恐怖爆炸活动已成为危害国家安全和
社会稳定的一个重要因素,使得加强这一领域的研究变得更加迫切,因此爆炸作
用对建筑结构的影响这一课题受到了世界各国研究人员的广泛关注,但在我国关
于此方面的研究还相对落后。结合教育部重大项目“土木工程抗灾与健康综合研
究”,针对炸药爆炸冲击波的传播规律和钢筋混凝土梁在爆炸作用下的动力响应进
行数值模拟研究,主要进行了以下几方面的工作:
(1)利用 ALE 算法和炸药爆轰产物的 JWL 状态方程,研究炸药爆炸后爆炸冲
击波在无限域空气中的传播规律,用 ANSYS 建立三维模型,LS-DYNA 进行求解,
并将数值模拟结果与经验公式的计算结果进行比较。
(2)介绍单自由度体系在爆炸荷载作用下的动力方程,对炸药爆炸后爆炸冲击
波遇到障碍物阻挡时三维流场的初始发展和绕射过程进行数值分析,利用后处理
软件 LS-PREPOST 直观地展示流场逐步形成的过程。用 ANSYS/LS-DYNA 建立钢
筋混凝土梁在爆炸作用下的分析模型,对钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力
响应进行数值分析。
(3)对影响爆炸作用下钢筋混凝土梁破坏形式的各种因素:纵筋配筋率、箍筋
间距、跨高比、混凝土强度等进行研究,分析表明随着纵筋配筋率、箍筋间距的
增加或跨高比、混凝土强度的减低,梁的破坏形态从弯曲破坏转变为剪切破坏。
最后对本文工作进行总结,归纳出了本文的主要结论,并给出了今后值得进
一步研究的问题。
关键词:爆炸荷载;冲击波;钢筋混凝土梁;动力响应;数值模拟;流固耦合
II
爆炸作用下钢筋混凝土梁的动力响应数值模拟
Abstract
Blast can cause serious damage to building structures as well as heavy loss of
live and property. It is increasingly necessary and in fact required to carry out
extensive research in this field when increased terrorism and local conflicts e
worse. The terrorist explosion activities are increasingly concerns which could harm
the national security and the social stability. The topic of blast effects on buildings is
of widely interest to researchers and engineers all over the world. But the research in
our country is still lag behind. Therefore, sponsored by the Ministry of Education
under the Major Project“Integrated Disaster Resistance and Health Research for Civil
Engineering Structures”, aiming at the propagation rules of blast shock wave and the
dynamic response of blast-loaded reinforced concrete beam, the following work has
been done by numerical simulation:
(1) Using ALE algorithm and the JWL state equation for the product of explosive
detonation, the propagation rules of shock wave in the free air induced by explosions
has been studied. A three-dimensional model is estab