爆炸荷载作用下钢柱动力响应的数值分析

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爆炸恐怖袭击和意外爆炸案件在人们的生活中屡见不鲜,给人类带来了巨大的财产和精神损失。由爆炸引发的建筑物倒塌更是时刻威胁着人类的人身安全。国内外有关爆炸荷载对建筑物作用的研究大多针对密闭空间的情况,未考虑门、窗洞口的泄爆作用。密闭与开洞空间内的爆炸冲击波传播规律和荷载峰值的大小有一定差异,本文首先对建筑室内空间考虑开洞泄爆影响的内爆炸进行研究,在此基础上将简化的爆炸荷载施加在H型截面的钢柱上,对钢柱的动力响应进行大量的参数分析。论文研究成果可对既有建筑结构的加固和拟建建筑结构的设计提供理论依据。具体内容包括:  一、利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA在爆炸仿真方面的优越性,数值模拟了装药在有开洞的空间内的爆炸过程。研究了爆炸冲击波的传播特性,给出室内爆炸荷载的简化方法。该方法能更加准确便捷的确定室内爆炸情况下作用在结构上的爆炸荷载;  二、在同等爆炸条件下,研究了不同参数,如轴压比、长细比、约束方式、荷载类型、迎爆面位置等对钢柱动力响应的影响;为钢柱的抗爆设计提供一定的理论依据;  三、总结概括出在室内爆炸荷载作用下钢柱可能发生的破坏模式。分析截面形式、支座条件等因素对H型钢柱破坏模式的影响;  四、初步探讨了钢柱的动力稳定性。介绍了动力失稳的判定准则,通过分级加载的方式求出不同工况下钢柱动力失稳的临界荷载,以此衡量钢柱的动力稳定性。探讨了不同荷载工况下钢柱的抗冲击性能。
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