多层圆管夹芯结构的装甲车底板防爆设计

为提高轮式装甲车防护地雷的能力,寻找能够实现最佳防护效果的装甲结构形式,利用ANSYS/LS-DYNA软件平台,对不同的装甲结构在爆炸载荷作用下的响应进行仿真计算。首先探究多层圆管排列方式对冲击吸能的影响,得出密排圆管结构的抗冲击能力强于齐排和交叉排列的方式。然后在爆炸载荷下对由双层密排圆管组成的夹芯层防护结构进行数值计算,并对比试验结果,验证了所建立计算模型数值模拟结果的有效性。最后由数值计算结果确定了最佳的防护结构。数值模拟和试验结果表明,防护结构的面密度增大,防护效果明显改善;相同面密度的防护结构中圆管的直径越大,圆管的压缩行程越大,防护效果越好。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土防爆墙动力响应研究

为了研究钢筋混凝土防爆墙的抗爆能力,采用有限元分析方法对不同纵向配筋率、不同高跨比、不同厚度的墙体在爆炸动态荷载作用下的动力响应进行研究,对各种不同设置的钢筋混凝土防爆墙的抗爆性能进行评估。结果表明:减小高跨比对提高钢筋混凝土防爆墙的抗爆能力最为重要,提高纵向配筋率,增加厚度都能增加防爆墙的抗爆能力。     

腐蚀对预应力筋与混凝土间变形协调性的影响

针对腐蚀导致预应力筋与混凝土间黏结性能退化而引起的变形不协调对构件承载力的影响,结合8片梁的抗弯试验,通过定义变形协调系数表征腐蚀预应力筋与混凝土的应变比,进而量化变形协调性能,构造新的几何关系和平衡方程,推导变形协调系数及构件受弯承载力的表达式,探讨了预应力筋与混凝土间变形协调系数随各影响因素的变化规律,并通过与相关文献试验结果的对比进行了验证。结果表明:腐蚀会引起预应力筋与混凝土间变形协调性下降,极限荷载时,变形协调性的退化使构件承载力降低,考虑腐蚀预应力筋与混凝土间的变形不协调,有助于提高承载力的计算精度;变形协调系数随腐蚀率、梁高、梁宽和混凝土强度增加而增大,随预应力筋重心至梁底距离增加而减小。     

预应力RC梁抗火性能试验研究与有限元分析

为了考察预应力钢绞线张拉控制应力和梁的持荷水平两个因素对无粘结预应力混凝土梁抗火性能的影响,基于 ISO834标准升温曲线,对4根无粘结预应力混凝土梁进行恒载升温试验,同时应用ANSYS有限元软件建立无粘结预应力混 凝土梁有限元模型,进行恒载升温过程的有限元数值模拟。结果表明:有限元计算结果与试验结果符合较好;预应力钢 绞线张拉控制应力越大,预应力损失速度越快,梁变形速率越快,耐火性能越差;梁上作用荷载水平越高,跨中挠度越 大,变形速率越快,耐火极限越小。     

新型高延性混凝土-压型钢板组合楼板承载力试验研究

为推动新型农村建设装配式体系研发,提出一种外包高延性混凝土夹芯压型钢板的全预制新型组合楼板,并推导相应受弯承载力和挠度的理论计算方法。设计3种不同跨度的新型组合楼板,并将试验结果与理论计算进行对比。结果表明：计算结果与实测结果拟合良好;在正常使用阶段,新型组合楼板的变形表现为理想的弹性效果;新型组合楼板具有良好整体性和组合效应并具有较高承载力,且满足规范要求。可为进一步理论研究提供可靠依据。     

消防服用织物热防护性能测试分析与研究

热防护性能(Thermal protective performance—TPP)是阻燃型服装或织物隔热防护性能重要指标。本文在已研制的一种模拟人体皮肤及体形的高温"圆筒仪"上进行了改进,并用其测试阻燃服装织物的热防护性能。用膜电偶测量模拟皮肤器表面温升率,并结合烧伤积分模型的评价方法来计算达到二级烧伤的防热时间。与其它一维平面测试装置相比,本装置可较为准确评估实际服装热收缩特征对服装热防护性能的影响。     

煤矿风井防爆门设计爆炸载荷计算方法研究*

为解决煤矿风井防爆门研发中的设计爆炸载荷取值问题,采用理论分析和数值模拟方法,研究MFBL防爆门在被冲击波冲飞过程中的能量转化、传递、耗损关系,以及空气阻力因素的影响;改进拉断钢丝绳消耗能量的算法,着重考虑空气阻力影响因素,重新建立基于事故中防爆门的飞起高度计算防爆门设计爆炸载荷的方法,并以典型案例进行验证。结果表明:防爆门在拉断牵引钢丝绳的过程中,传递给配重的能量相较于拉断钢丝绳所消耗能量较小,可忽略不计;MFBL防爆门的空气阻力系数接近于1,其以较大速度飞行时受空气阻力影响显著,故考虑克服空气阻力作功是必要的;鉴于计算结果,推荐根据20~50 m飞起高度设计防爆门爆炸载荷,并提出根据防爆门飞起高度划分安全防护等级等建议和应用指南,其可提高计算方法的可靠性和可用性,可为防爆门研发等提供参考依据。     

基于风险的液化烃罐区建筑物抗爆荷载评估方法

为合理确定液化烃罐区周边建筑物的抗爆设防荷载,有效进行抗爆设计和防护,建立1套系统的抗爆设防荷载定量评估方法。以某液化烃罐区建筑物为例,计算172个爆炸场景,获得4组累积爆炸频率曲线,基于风险控制标准确定抗爆设防荷载。结果表明:爆炸场景发生频率应包括初始泄漏频率、气象概率、泄漏方向概率和延迟爆炸概率;获得的爆炸超压-累积频率曲线是确定抗爆设防荷载的基础,在爆炸超压较低时,与爆炸源中心距离不同的4面墙体的超压累积频率曲线极为接近;随着爆炸超压的继续增大,累积发生频率的差异逐渐明显;液化烃罐区建筑物的抗爆设防荷载应同时满足2个准则,即万年1次的风险可接受准则和风险可接受范围内爆炸超压最大化准则;根据该准则确定的液化烃罐区附近建筑物东墙的爆炸冲击波峰值入射超压为44.6 kPa,正压作用时间为89.3 ms。     

爆破器材运输车安全性研究和探讨

列出了爆破器材运输过程中出现的几个典型燃爆事故案例,探讨了爆破器材运输的一般安全技术措施和要求,以及爆破器材运输同载车及其抗爆容器的特殊安全技术措施和要求,对根据以上要求编制的《爆破器材运输车安全技术条件》取得的效果和存在的问题进行了总结。探讨对规范爆破器材运输车改装车市场,提高爆破器材运输车安全标准,保障爆破器材运输的安全具有重要意义。     

爆破器材运输车安全性研究和探讨

列出了爆破器材运输过程中出现的几个典型燃爆事故案例，探讨了爆破器材运输的一般安全技术措施和要求，以及爆破器材运输同载车及其抗爆容器的特殊安全技术措施和要求，对根据以上要求编制的《爆破器材运输车安全技术条件》取得的效果和存在的问题进行了总结。探讨对规范爆破器材运输车改装车市场，提高爆破器材运输车安全标准，保障爆破器材运输的安全具有重要意义。     

高应力下硬岩巷帮钻孔爆破卸压动态模拟

钻孔爆破卸压是转移或释放高地压的有效措施。采用显式非线性动力分析有限元程序ANSYS/LS-DYNA与快速拉格朗日有限差分程序FLAC3D相结合的方法,动态模拟了硬岩巷帮钻孔爆破卸压过程,分析了不同施工条件对卸压效果的影响。结果表明:合理的钻孔深度处于支承压力峰值与支承压力区边界之间的中部位置;装药量越大,支承压力峰值降低越明显,装药量上限应确保爆炸产生的损伤区与巷道已有损伤区不贯通;钻孔间距越小,支承压力峰值降低越明显,钻孔间距下限应满足在确保不扩大巷道已有损伤区范围的前提下,钻孔之间能够形成基本贯通的塑性带。     

Numerical investigation into dynamic responses of RC columns subjected for fire and blast

Structures may be exposed to fire and blast due to accidents (i.e. explosion of flammable gas in industrial structures) or terrorist attacks during the service life. Performances of RC structures subjected to extreme conditions of fire and blast, thus, have drawn much attention from academia. In this paper, the coupling effect of high temperature and high strain rate in concrete was firstly studied based on the experimental data to improve the damage plasticity concrete model in ABAQUS. Secondly, the transient heat transfer effects in different fire scenarios and following fire resistances of RC columns with constant axial forces were numerically investigated on the basis of the improved concrete model, which are validated by the corresponding test data, and the residual axial loading capacity of RC columns was quantitatively calculated. By incorporating the different merits of implicit algorithm applied to heat transfer analyses and explicit algorithm usually used in blast analyses, a numerical approach to analyze the responses of RC columns subjected to the coupling loadings of fire and blast was finally developed. Mid-span displacements and damage of the RC columns subjected to fire and explosions were quantitatively calculated and discussed. The proposed approach was demonstrated to be effective in predicting the responses of RC structures subjected to coupling loadings of fire and blast.     

极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应影响研究*

为研究温度对板式橡胶支座连续梁桥抗震性能的影响,以1座两联3×30 m的预应力混凝土连续箱梁为对象,考虑极端温度对桥墩本构关系和橡胶支座力学特性的影响,运用MIDAS/Civil有限元软件对桥梁地震响应进行研究。通过对地震作用时不同温度工况下桥墩墩底弯矩、墩顶位移和支座位移的地震响应分析,得到极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应的影响规律。研究结果表明:与常温工况相比,极端温度引起支座刚度、桥墩混凝土材料参数的改变,使地震作用下极端低温工况桥墩内力和位移响应最大增大35.65%和24.78%,极端高温状态支座位移最大增大15.31%;温度变化对橡胶支座力学参数的影响会导致桥墩和上部结构连接刚度发生改变,导致桥墩和支座地震响应变化显著,使桥墩内力和位移响应均与温度呈负相关,支座位移与温度呈正相关;根据现行规范计算的极端低温时桥墩墩底弯矩偏小,极端高温时桥墩弯矩偏大,设计中应予重视;极端低温导致支座和桥墩刚度增大,会使交接墩地震响应较其他桥墩更显著,在设计中应着重关注。     

火灾后圆钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱 力学性能分析

利用ABAQUS软件建立了火灾后圆钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱的非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾后剩余承载力和轴压刚度进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行比对分析。分析了升温时间、截面直径、材料强度、骨料取代率、含钢率和配筋率等参数对火灾后剩余承载力和轴压刚度的影响规律。结果表明:升温时间和截面直径是影响火灾后试件剩余承载力和轴压刚度的主要因素;提出了该类试件火灾后剩余承载力和轴压刚度的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。     

采动影响下断层滑移失稳研究

为研究采动影响下活动断层的滑移情况,以抚顺矿区老虎台矿为背景,建立了采动条件下覆岩运动的突变力学模型,确定了断层发生滑动的必要条件;运用UDEC数值模拟软件对工作面开采条件下断层活动进行分析,现场工业性试验对断层活动进行监测和验证。结果表明,断层失稳的必要条件为刚度值k≤1,刚度比随着开采深度的增加而逐渐降低;当弹性段采出厚度大于85 m时,F25断层具备了发生滑动的必要条件,易发生冲击地压。83003工作面开采后,F25断层下盘位移基本不变,上盘位移活动幅度较大,最大位移达到了5~7m;锚索测力计的应力变化与断层活动具有较大的相关性,当锚索测力计数值突变时,表明断层已经活动,锚索测力计数值突变越大,预示冲击地压和矿震能量越大。     

Risk-based quantitative method for determining blast-resistant and defense loads of petrochemical buildings

Petrochemical buildings are usually distributed near chemical installations and have a high risk of explosion because of the concentration of people. In order to effectively design and protect buildings against explosion, it is needed to determine the blast-resistant and defense loads reasonably. Based on the theory of risk, a triangular pyramid explosion risk model was established in this study, which combined the overpressure p, duration t, and frequency f of the explosion scene at the same time. The first principle of “acceptable cumulative frequency” and the key principle of “maximum explosion risk” were formulated. According to this method, the explosion risk of eight leakage units with 10 groups of leakage hole size and three dangerous wind directions were obtained. According to the cumulative explosion frequency curve and the explosion risk curve, blast-resistant and defense loads of the four walls were determined quantitatively. Among the four walls, the explosion overpressure were 44.0–74.5 kPa, and the corresponding duration were 34.1–39.1 ms. The cumulative explosion frequency were 2.11E−5 to 8.58E−5 times annually. The explosion risk value were 3.64E−3 to 5.35E−3 kPa·ms annually. The results indicated that it was of great importance for the calculation of the explosion risk to reasonably divide the leakage unit and determine the leakage frequency. The explosion scene and its frequency, the volume of the obstructed region, and the distance of the explosion source were the key variables that affected the explosive load. The final blast-resistant and defense load values were found in the case of the middle hole size leakage. Blast-resistant and defense loads not only met the risk acceptance standard but also considered the overpressure and the duration of explosion. At present, they have been extensively applied in the blast-resistant design and engineering transformation of buildings in SINOPEC.     

中空夹层钢管混凝土柱受力性能研究

为研究不同空心率对中空夹层钢管混凝土柱的受力性能的影响,对3个不同空心率的中空夹层钢管混凝土柱试件和1个普通钢管混凝土柱试件进行了非线性有限元分析.结果表明:与普通钢管混凝土柱相比,中空夹层钢管混凝土柱承载力和刚度有了明显的提高,塑性和延性性能也相应提高.中空夹层钢管混凝土柱受力性能更加合理,它充分利用了钢材和混凝土各自受力性能的优势,大幅提高了建筑结构的安全性能,是一种发展前景非常广阔的结构形式.     

火灾下圆钢管约束钢筋混凝土短柱轴压性能分析

利用ABAQUS软件建立了火灾下圆钢管约束钢筋混凝土轴压短柱非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾下轴压性能进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行了对比验证。分析了环境温度、混凝土强度、钢管屈服强度、截面尺寸、含钢率等参数对火灾下轴压性能的影响规律。结果表明:火灾下各试件核心混凝土纵向应力发展规律较为相似,且应力分布趋向均匀;环境温度对试件轴压刚度的影响大于极限承载力,材料强度对极限承载力的影响较大,增大钢管含钢率可一定程度提高试件轴压刚度;提出了火灾下此类试件极限承载力和轴压刚度的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。