论文部分内容阅读
近年来,各国人民一再倡导和平与和谐,但恐怖袭击和意外爆炸事件仍不绝于耳,这给社会的发展和人民的生活带来了巨大的威胁。因此,对防爆、抗爆的研究成为各国工程设计、科研人员的关注热点。墙体作为房屋建筑中的承载构件,对整体结构的破坏与否有着至关重要的作用。由于原始的粘土砖的生产造成我国大片森林的毁灭,因此混凝土空心砌块得到了迅速发展并广泛应用于实际工程中。目前,对于砌块墙体的静态力学性能的研究较多,但对爆炸荷载下的砌块墙体的动态响应研究却比较少。由于爆炸荷载的特殊性,用实验的方法相对比较困难,且比较昂贵,计算机的迅速发展促使数值模拟成了一个非常有效的手段。本文运用大型动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,对混凝土空心砌块墙体在爆炸荷载作用下的动态响应进行了分析,主要包括以下内容:(1)介绍了混凝土砌块的应用背景,总结了国内外的爆炸荷载作用下材料结构动态响应的研究现状。(2)概述了爆炸与冲击荷载的基本理论,将爆炸荷载简化成下降的三角形荷载。阐述了爆炸冲击波对军事设备、建筑物、人员的伤害程度。介绍了结构的抗爆设计方法和措施。综述了应变率对混凝土的力学性能(抗压强度、抗拉强度、弹性模量、临界应变)的影响,为本文的数值模拟提供了一定的理论基础。(3)介绍了有限元软件ANSYS/LS-DYNA的功能与特点。并基于该软件分别建立了墙体的分离式和均匀化有限元模型,并且确定了材料参数。其中分离式模型砌块与砌块之间的砂浆考虑成零厚度的接触面,接触采用面-面固连断开接触类型(TSTS)。将分离式模型、均匀化模型分别与实验进行了对比,验证了模型的合理性。结果表明,均匀化模型虽然不能预测爆炸荷载作用下墙体的裂缝,但是可以很好地预测墙体中心碎片的位移和速度。最后用均匀化模型研究了墙体的破坏模式及六种因素包括:墙体厚度、砂浆强度、配筋率、约束形式、荷载峰值、爆炸荷载作用时间对砌块墙体响应动力的影响。