文档介绍：第卷第期水利与建筑工程学报..
年月..
爆炸荷载下泡沫铝复合结构耗能性能分析
阎石,黎伟
沈阳建筑大学土木工程学院,沈阳辽宁
摘要:爆炸荷载产生的冲击波可能会对人员和建筑物结构造成极大的损伤,提出泡沫铝与钢板组成
的复合缓冲耗能装置,以期对人员和建筑物结构达到有效的保护作用,为此,对其耗能性能进行了分析。
采用有限元数值分析的方法研究了爆炸荷栽作用下复合缓冲耗能装置对空气冲击波的衰减特性,并对
这种复合缓冲耗能装置进行了优化设计,分别对不加任何保护层、仅加一层钢板保护层、加钢板和泡沫
铝复合保护层三种结构在爆炸冲击荷载下的空气冲击波超压特性进行数值模拟。结果表明,泡沫铝复
合保护层对减轻作用到结构上的爆炸荷载及降低空气冲击波超压峰值具有非常显著的效果,而且复合
缓冲装置中的泡沫铝层厚度是具有一个最优的厚度值。利用该装置能够有效的降低爆炸所产生的空气
冲击波超压,能够保护人员及结构的安全。
关键词:泡沫铝;爆炸冲击荷载;冲击波超压;耗能性能;数值模拟
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:—一—
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结构会有很大的破坏,对人员也会根据冲击波的峰值超压、
引言
正压持续时问、作用次数等因素的不同而出现不同程度的损
土木工程结构偶然会遇到爆炸荷载作用的情况如恐怖伤,即使是弱冲击波也会对人员造成很大的伤害,表为冲
袭击的炸弹爆炸,易燃易爆材料的爆炸等,事故一旦发生将击波对人员和建筑物的损伤情况,因此,如何保护结构和
对建筑结构及人员造成巨大的伤害。另外,在工程爆破施工人员,有效的降低冲击波峰值超压的研究工作是非常具有研
中,冲击波可能对建筑物及精密仪器造成破坏。这种爆炸伤究价值的。
害主要来源于爆炸产生的高速弹片或碎片的直接作用和强近年来,泡沫金属作为一种新型的缓冲吸能材料越来越
爆炸冲击波的影响。爆炸冲击波是一种强压缩波,爆炸瞬受到人们的青睐。泡沫铝不但具有高阻尼性,而且具有相对
间,爆炸物质在有限的空间和极短的时间内释放出大量能密度低、比模量、比强度优良的特性,还具有隔音、耐腐蚀、耐
量,产生的大量高温、高压产物迅速挤压周围介质,使介质的热保温、无污染、可循环利用等优异的性能。将泡沫铝与钢
压强、密度、温度等物理量迅速突跃上升从而形成冲击波,故板组成复合保护层,如图所示,能对冲击荷载具有很好的
冲击波是一种状态突跃变化阵面的传播,。冲击波不但对缓冲吸能作用。利用有限元数值分析的方法,研究泡沫铝复
合保护层对结构的保护作用及对空气冲击波衰减的影响。
收稿日期:—修回日期:—.
基金项目:住房与城乡建设部科学技术基金项目一—
作者简介:阎石一,男汉族,辽宁沈阳人,教授,博士研究生导师,工学博士,主要从事工程结构抗爆炸数值分析研究工作。
第期阎石,等:爆炸荷载下泡沫铝复合结构耗能性能分析
密度和初始的密度,空气的密度取./,初始单位内能
钢板
为.×/,初始相对体积为.。
钢板采用——模型和—
状态方程来描述。钢板密度取. ,弹性
模量取,白松比取.。