抗爆設計
關注創建者：歐美規范和軟件 創建時間：2021-12-10
抗爆設計的實例教程
下篇文章我們將介紹二維平面框架的抗爆分析。
參考文獻：
1.《石油化工控制室抗爆設計規范》GB 50779-2012
2.《石油化工控制室抗爆結構設計探討》
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對于一些結構比如：單層平面框架、懸臂抗爆墻、矮小的箱式結構均可按照單自由度體系去計算。
該體系的動力方程一般不考慮阻尼的影響。結構達到峰值位移的時間很短，阻尼對峰值位移的影響很小。
由于被分析的對象其質量一般都是均勻分布的，且兩端支承的，要簡化為上圖中單自由度體系，需要對荷載、質量和剛度進行變換（GB50770-2012稱之為傳遞系數），以保證單自由度體系算出來的動力響應與實際的構件的最大響應一致。
隨著桿件從彈性進入塑性，其變換系數也會變化。而實際計算的時候，變換系數一般都簡化為不變的常量，取為彈性和塑性的一半（這一簡化肯定會帶來誤差，實際構件的彈塑性狀態與爆炸荷載和構件本身的承載力曲線也就是荷載位移曲線相關，變換系數是隨時間變化的）。
根據變換系數計算單自由度的等效質量和等效剛度,得到等效周期，進而計算 爆炸力持時/單自由度體系自振周期（te/tn)，構件極限抗力/構件沖擊荷載（Ru/P),根據下面的圖解曲線可以查到對應延性比值（該圖為上面倆方程的數值求解結果），也就是我們無需自行解動力方程，直接根據時間比和荷載的比值就能查到對應的延性比，進而獲得最大的塑性變形和支座轉角，然后跟延性限值和轉角限值進行對比。雖然存在大量簡化，但是好歹有個比較容易執行的設計方法。
展開 因此，使得大跨空間結構的爆炸問題的研究變得十分復雜，難以直接用從前的方法進行設計。因此，在當今復雜的社會形勢下，如何進行結構的抗爆方面的防護設計正逐漸成為各國學者以及土木工程師關注的研究熱點，而進行結構抗爆設計的首要問題就是要合理確定建筑物表面所遭受的爆炸荷載。數值模擬的方法不僅節省了爆炸實驗所耗費的巨大成本，而且同時還解決了由于爆炸的強瞬時性帶來的實驗現象及實驗過程難以觀測和記錄的問題。若應用LS-DYNA計算爆炸問題則可簡便地獲得爆炸流場和結構壁面爆炸載荷，是建筑結構抗爆問題研究的一種有力工具；從某種程度上來講，數值模擬可以極大地豐富爆炸問題的各種數據，使從前在試驗中難以操作的問題得以實現。本文將利用ANSYS/LS-DYNA對球殼結構進行爆炸載荷下的數值仿真。
利用ANSYS作為前處理軟件建立帶有球殼結構的爆炸有限元模型，如下圖所示，模型中包含炸藥、空氣結構，設置炸藥位于球殼結構的中心。由于模型的整體尺寸較大，完全建模單元數將十分巨大，加之炸藥位于中心起爆，根據結構力學的對稱條件，可以將此模型簡化為1/8進行建模。本文分別建立炸藥和空氣的實體模型，按照各PART的節點相對應劃分網格，并把炸藥和空氣的對應節點合并在一起，這種方法的優點是直觀。
炸藥采用*MAT-HIGH-EXPLOSIVE BURN材料模型和*EOS-JWL狀態方程，空氣采用*MAT-NULL 材料模型和線性多項式狀態方程*EOS LINEAR-POLYNOMIAL，具體參數設置如下：
結果分析：
通過著名顯式動力學分析軟件LS-DYNA對半自由空氣中地面爆炸的問題進行模擬，計算結果與客觀物理現象吻合較好。
展開 01
主題/時間
LS-DYNA爆炸分析及在民爆行業中的高級應用技術介紹
11月13日14：00
02
講師介紹
徐自強
中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司民爆器材所 研發工程師
從事抗爆結構設計，在混凝土板抗爆、鋼板抗爆具有實際的工程經驗
本次會議將圍繞LS-DYNA多種爆炸分析能力，如在民爆行業中的抗爆結構、聚能射孔彈、殉爆分析等應用進行介紹，并基于鋼板近場爆炸場景對常規爆炸模擬方式、二次爆炸沖擊模擬方式，民爆行業數值仿真ALE-FSI和SPH技術實現及應用等進行討論，歡迎廣大LS-DYNA用戶報名參加。
爆炸分析
Conwep方法
PBM方法板抗爆模擬
ALE方法
時間
11月13日（星期六），14:00-16:00
面向受眾
煤礦、石油、建筑、大壩、交通隧道、公共安全、抗爆器材、戰斗部、軍車、科研院所以及其他關心爆炸分析的用戶等。
講師介紹
徐自強 | 中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司民爆器材所 研發工程師
從事抗爆結構設計，在混凝土板抗爆、鋼板抗爆具有實際的工程經驗，對LS-DYNA中相關爆炸分析方法（Load_blast、PBM、ALE、SALE等）有實際的分析經驗，同時在聚能射孔彈、殉爆分析等方面具有一定的理解。
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《石油化工控制室抗爆設計規范》GB 50779-2012
2.
01
等效靜力法
徐自強
中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司民爆器材所 研發工程師
從事抗爆結構設計
講師介紹
徐自強 | 中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司民爆器材所 研發工程師
從事抗爆結構設計，在混凝土板抗爆、鋼板抗爆具有實際的工程經驗，對LS-DYNA中相關爆炸分析方法（Load_blast、PBM、ALE、SALE等）有實際的分析經驗，同時在聚能射孔彈、殉爆分析等方面具有一定的理解。
因此，在當今復雜的社會形勢下，如何進行結構的抗爆方面的防護設計正逐漸成為各國學者以及土木工程師關注的研究熱點，而進行結構抗爆設計的首要問題就是要合理確定建筑物表面所遭受的爆炸荷載。數值模擬的方法不僅節省了爆炸實驗所耗費的巨大成本，而且同時還解決了由于爆炸的強瞬時性帶來的實驗現象及實驗過程難以觀測和記錄的問題。
