论文部分内容阅读
现阶段，国内外恐怖袭击爆炸和意外安全生产爆炸频发。工业及民用建筑结构，尤其是愈加广泛应用的钢结构，在设计过程中的抗爆性能设计越来越受工程设计师的重视。等效单自由度体系分析方法具有计算简单和反映构件动力特性等优点，被广泛应用于国外多数抗爆设计规范。然而，现有的等效单自由度体系分析方法未考虑截面形式对钢构件动力响应的影响。根据数值模拟结果可知，截面惯性矩相近但截面形式不同的钢构件，在爆炸荷载作用下的动力响应存在很大的差异。亟需针对不同截面形式钢构件，提出快速计算爆炸作用下的最大位移响应计算方法，并进一步指导工程抗爆设计。本文以不同截面形式钢构件为研究对象，分别进行了理论分析和数值模拟分析，主要研究内容及成果有以下四点：
(1)采用理论分析方法，得出不同截面形式钢构件在爆炸荷载作用下的位移时程曲线。对于截面形式不同但截面惯性矩相近的钢梁或钢柱，在爆炸荷载作用下的位移时程曲线相近，最大位移相差不超过8%。
(2)考虑爆炸冲击波与不同截面形式构件的相互作用，建立有限元模型，系统地模拟了不同截面形式钢构件的动力响应，分析了响应差异的原因。在数值模拟中，不同截面形式构件最大位移相差2倍左右。
(3)以数值模拟结果为基准，对理论分析结果进行修正，拟合得出修正系数的计算公式。对于高宽比不同、但截面宽度相等且截面惯性矩相近的H型截面钢构件，提出截面参数。进而，以截面参数修正标准H型截面修正公式所得修正系数。以比例距离和自振圆频率为自变量，拟合得出最大位移修正系数计算公式。将修正系数计算公式用于预测钢构件的最大位移，得出的预测值与数值模拟值相差均小于10%。
(4)进一步研究了不同入射角度爆炸冲击波对方形截面和H型截面构件动力响应的影响。对于因入射角度不同造成的参数改变和响应差异，进行了原因分析。
(1)采用理论分析方法，得出不同截面形式钢构件在爆炸荷载作用下的位移时程曲线。对于截面形式不同但截面惯性矩相近的钢梁或钢柱，在爆炸荷载作用下的位移时程曲线相近，最大位移相差不超过8%。
(2)考虑爆炸冲击波与不同截面形式构件的相互作用，建立有限元模型，系统地模拟了不同截面形式钢构件的动力响应，分析了响应差异的原因。在数值模拟中，不同截面形式构件最大位移相差2倍左右。
(3)以数值模拟结果为基准，对理论分析结果进行修正，拟合得出修正系数的计算公式。对于高宽比不同、但截面宽度相等且截面惯性矩相近的H型截面钢构件，提出截面参数。进而，以截面参数修正标准H型截面修正公式所得修正系数。以比例距离和自振圆频率为自变量，拟合得出最大位移修正系数计算公式。将修正系数计算公式用于预测钢构件的最大位移，得出的预测值与数值模拟值相差均小于10%。
(4)进一步研究了不同入射角度爆炸冲击波对方形截面和H型截面构件动力响应的影响。对于因入射角度不同造成的参数改变和响应差异，进行了原因分析。