网壳结构作为典型的大跨空间结构,一旦因爆炸而破坏乃至倒塌,将带来重大的生命财产损失。因此,有必要对该类结构进行抗爆防御性能研究,以确保网壳结构在重大灾害中的安全并尽可能减少灾后损失。另外,在建筑物周边设置防爆墙,可以有效地减轻爆炸冲击造成的结构损伤,是网壳结构防恐怖爆炸袭击的重要措施之一。为此,本文以有限元软件LS-DYNA为分析平台,针对带防爆墙K8型单层球面网壳的抗爆防御性能进行数值模拟研究,并对网壳结构在爆炸荷载下的动力响给予理论支持,具体内容如下:(1)以总参工程兵科研三所的防爆墙爆炸试验结果为基础,对设置防爆墙时爆炸冲击波的传播规律进行有限元建模及数值模拟,获得了设置防爆墙情况下爆炸冲击波的超压全过程时程,并分析了爆炸冲击波作用于障碍物的传播过程及规律。结果显示:超压时程数值模拟结果与试验吻合较好,反射峰值超压和绕射峰值超压的最大误差控制在20%以内,说明本文有限元数值模拟中采用的流固耦合ALE(Arbitrary-Lagrange-Euler)算法、材料模型、状态方程及其参数等设置,用来分析防爆挡墙对爆炸冲击波的影响是可行的。(2)为获得防爆墙设置下网壳结构的抗爆性能,并考察防爆墙的相关参数设置对结构动力响应的影响规律,建立了跨度为40 m、分频数为6的精细化K8型单层球面网壳模型,并在网壳外侧1~5m范围内设置防爆墙。采用流固耦合ALE算法,获得带防爆墙网壳结构在外部爆炸荷载作用下的动力响应,并考察了不同防爆墙高度、位置、长度、材料、厚度以及网壳矢跨比对结构动力响应的影响规律;分析了爆炸冲击波绕流效应及冲击波在防爆墙与建筑物间的反射效应对结构的影响,提出存在“防爆墙危险高度”情况并给出具体数值;总结了不同炸药质量下结构的动力响应规律,对带防爆墙球面网壳结构的破坏类型进行分类和定义,为网壳结构的抗爆防御设计提供合理的参考依据。(3)根据哈密顿原理,以拉格朗日动力方程为基础,提出适用于简支梁和K8型球面网壳的简化计算模型并建立拉格朗日平衡方程,利用MATLAB编程求解微分方程组的数值解,从而得到结构在爆轰荷载作用下的动力响应,包括最大节点位移和速度、系统的动能和内能。为了验证该简化计算方法在求解结构爆炸响应的可行性与适用性,先将该方法应用于简支梁,结果显示:简支梁的振动规律、峰值位移、动能和内能和有限元分析结果极为接近。继而将该方法应用到K8型单层球面网壳在三角形爆炸荷载作用下的动力响应计算,探讨了网壳杆件变形函数中广义位移参数数量和荷载峰值对响应结果的影响及规律。基于简化计算与LS-DYNA有限元分析结果的误差分析,对简化计算方法进行了改进,总结了该方法在网壳结构爆炸响应计算上的适用性。