考虑典型密集建筑群影响的爆炸超压空间分布规律分析

爆炸已逐渐成为影响人们生活的典型灾害,一旦在建筑密集的城市环境中发生爆炸事故,相应灾后评估工作是十分重要的,而爆炸灾害评估与爆炸超压空间分布密切相关。提出了一种与空间分布相关的爆炸灾害评估方法,明确考虑建筑群影响的爆炸波传播机制及其影响因素分析,研究爆炸波能量衰减规律以及具有时变特点的超压空间分布规律,确定与破坏程度密切相关的3种典型超压影响范围。根据超压影响范围对单体建筑物以及密集建筑群中同一建筑物进行分区,确定3种区域的等压线位置,界定爆炸的影响范围。利用LS-DYNA软件进行模拟分析,分别建立炸药在刚性地面上单体建筑物及密集建筑群爆炸响应有限元分析模型,绘制建筑物上的等压曲线,得出影响建筑物上超压分布的主要因素主要为比例距离和建筑群密集程度。     

自然爆炸灾害的危害及其预防方法探讨

本文对两种自然爆炸灾害——天体对地球的撞击和空间碎片对航天器的撞击进行了分析，指出了这种自然灾害发生的概率及危害特性，探讨了预防灾害的可能方案。     

火灾下爆炸冲击波在钢结构中的传播规律及破坏机理

为了研究爆炸冲击波对结构的影响,基于一维爆炸波轴向传播方程,结合流固耦合的方法,借助 ANSYS/ LS?DYNA 有限元软件建立三维单层单跨框架模型。考虑高温软化效应和应变率对屈服强度的影响,分析连接方式为固定端时爆炸波的传播,研究爆炸与火灾联合作用下爆炸波在钢结构构件中的传播规律及其破坏原因。研究结果表明：垂直爆炸波方向的竖向构件内力的分布具有弱传递性,沿爆炸波方向的杆件动力响应显著;700 ℃爆炸冲击波在杆端往复传播导致在钢结构杆件中传播速度明显比常温下慢,但截面轴向速度的峰值变大,约为 200 ℃的 3 倍,并且沿爆炸波方向杆件的轴向速度比垂直方向杆件的轴向速度大得多;常温下,垂直爆炸波的梁因受剪单元提前发生失效;高温下,构件损伤严重,垂直爆炸波方向的梁最先发生弯剪破坏,其次为柱剪切破坏,最后沿爆炸波方向的梁产生受压破坏。     

盐城响水化工园区“3·21”危化品爆炸事故爆炸威力分析及灾害后果评估∗

为分析盐城响水化工园区"3·21"危化品爆炸事故的爆炸威力,通过对爆炸现场进行勘察以及对事故资料进行系统的收集和梳理,基于爆坑尺寸、质点震动速度和建筑物毁伤半径等一系列关键参数,运用3种不同方法综合计算出此次爆炸的等效TNT当量为340 t。通过进一步归纳分析爆炸灾害现场周边建筑物分布和损伤破坏特点,结合爆炸冲击波传播规律以及相关规范手册,评估此次爆炸对建筑物和人员的毁伤后果。评估结果表明:此次爆炸冲击波作用下的人员死亡半径为227 m;人员安全半径为573 m;建筑物摧毁半径为265 m;建筑物安全半径为1 626 m。     

窗墙面积比对高层住宅外墙外保温火灾蔓延的影响分析

外墙外保温火灾发生后,窗口不仅成为火焰进入室内的通道,而且提供大量的新鲜空气,可能导致室内发生轰燃。为了研究住宅窗墙面积比(以下简称窗墙比)对火势的蔓延速率和火场温度的影响,采用了美国标准与技术研究所开发的场模拟软件FDS(火灾动力学模拟器),模拟了不同窗墙比情况下的住宅外墙外保温火灾。分析结果表明:随着窗墙比的增大,火灾蔓延速率变快,蔓延范围增大,但峰值温度降低;起火面窗墙比为0.25时,测点峰值温度远大于对照组,起火面窗墙比为0.30时,起火房间有明显的轰燃现象,起火面窗墙比为0.35时,充分对流通风,环境冷空气进入室内,峰值温度较低;非起火面窗墙比变化基本符合上述规律,但当窗墙比过小(0.20)时,火焰难以进入室内,火势较小。     

岩体爆破破坏效应颗粒流数值模拟验证研究

采用颗粒流方法对岩体爆炸破岩过程进行数值模拟,将集中药包作用下的爆炸球面波等效为三角形波脉冲,根据颗粒离散元原理建立了点膨胀加载法和动边界处理法,结合动三轴试验标定的细观力学参数,建立了颗粒离散元爆炸应力波传播分析模型。利用数值模拟进行了爆破破岩机理分析,探讨了不同埋深、炸点膨胀比、炮孔压力对爆破效果的影响,给出了数值模拟时合适的炸点膨胀比与峰值压力取值范围,并根据爆破工程实践对爆破漏斗效应、微差爆破效应进行了验证。研究方法简单可靠,可反映岩体爆炸应力波传播规律,动态表征岩体的破坏过程,有助于进一步加深对工程爆破效应的认识。     

楔挡分流结构爆炸损伤特征数值模拟

楔挡分流结构是一种新型的拦挡结构,在灾害防治中发挥着重要作用,对其在爆炸等特殊荷载作用下的损伤进行研究具有重要的意义。使用ANSYS/AUTODYN软件,首先采用光滑粒子流体动力学方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)和混凝土的RHT(Riedel-Hiermater-Thoma)本构,对前人试验模型进行了模拟计算。通过对试验和模拟结果的对比分析,验证了SPH算法和混凝土RHT本构在模拟混凝土介质中爆炸损伤的可行性。然后使用同样的算法和材料本构,建立全尺寸模型,对混凝土楔挡分流拦挡坝坝体内爆炸损伤及应力波传播进行了模拟计算。通过对计算结果的分析,研究了混凝土介质中爆炸成坑的机理,得到了楔挡分流结构在内部爆炸作用下的爆坑形态特征、药柱上下部混凝土损伤特点、破碎区范围。对坝体中冲击波传播及混凝土碎块抛射等问题进行了探索。     

钢桥十字形焊接细节应力强度因子的参数敏感性研究∗

焊接细节断裂参数与其疲劳裂纹扩展和疲劳性能直接相关，为探讨几何参数和裂纹参数对应力强度因子的影响规律，选取十字形焊接细节为研究对象。借助ANSYS软件建立了含半椭圆形裂纹的三维断裂力学模型，基于位移法分析了应力强度因子，讨论了几何参数（焊缝尺寸、板厚、对接焊缝参数）和裂纹参数（裂纹尺寸和裂纹形状比）对其的影响规律，拟合了裂纹形状修正系数函数。研究结果表明：（1）应力强度因子随对接焊缝余高和腹板板厚的增大而逐渐减小，而基本不受焊脚尺寸、翼缘板板厚和对接焊缝宽度的影响；（2）应力强度因子随裂纹形状比的增大而先增大后逐渐减小，但是随裂纹尺寸的增长而逐渐增大；（3）裂纹形状比和裂纹尺寸对应力强度因子影响最为显著，其影响幅度达18.0%。     

岩溶区燃气管道灾害系统多因素耦合作用机理研究

基于灾害系统理论，从“孕灾环境-灾害因子-承灾体-灾情”系统性视角出发，结合系统动力学模型，探讨岩溶区燃气管道灾害系统各子系统内部以及子系统间的耦合关系，考虑多因素间的差异化传导路径，深度剖析灾害演化过程中多因素耦合的作用机理和影响规律。研究表明：(1)孕灾环境活跃性与人员、管道、环境不安全状态以及管理漏洞密切相关；灾害因子风险性受到火灾和爆炸危害的概率、强度、范围、持续时间共同作用；承灾体脆弱性受到社会-经济-自然承灾体三者耦合影响；灾情严重性包含人员伤亡程度、经济损失程度及环境破坏程度三个维度。(2)岩溶区燃气管道灾害的孕育和演化是四个子系统共同作用的结果，子系统两两之间以及三者之间的耦合作用表征灾害不同阶段，而四个子系统间的耦合作用是对整个灾害过程的描述。     

水系分维在滑坡泥石流灾害区划中的应用

以多滑坡泥石流灾害地域云南省为研究对象,利用水系分形维数的空间变化来表征水系空间形态特征的差异,从而折射云南省内滑坡泥石流灾害发生的程度;通过对市、县、子流域和感兴趣区四种不同的分区标准,对滑坡灾害密度、泥石流灾害密度以及滑坡泥石流灾害总密度与它们的水系维数值进行了相关性分析,并且比较了分维数与切割线密度这两种方法,从统计的相关性系数可以得到一个结论:滑坡泥石流灾害区划中,分维数是一个比切割线密度优越的分区指标因子.另外,在计算水系维数时采用的矢量计盒算法,比传统的栅格计盒算法具有更强的优势.