《內爆炸作用下大跨空間鋼結構失效機理與防爆方法研究》是依託華僑大學，由高軒能擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：內爆炸作用下大跨空間鋼結構失效機理與防爆方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高軒能
- 依託單位：華僑大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大跨空間鋼結構廣泛套用於人員活動密集的大型公共建築，一旦遭遇內爆炸襲擊，極易造成重大人員傷亡、財產損失和惡劣社會影響，但相關研究薄弱。本項目採用數值模擬和模型試驗相結合的方法，對內爆炸作用下大跨空間鋼結構的動力回響、破壞模式、失效機理和防爆方法進行研究。首先，基於ALE有限元，對大跨空間鋼結構內爆炸衝擊波的傳播規律進行數值實驗，推演衝擊波超壓與炸藥TNT當量和爆炸點距離之間的數學表達。其次，對爆炸衝擊波超壓進行本徵正交分解法(POD法)分解和重構，使時空不同步的海量衝擊波超壓頻譜轉換成有限數量的表征值，獲得衝擊波壓力場在結構表面上的分布，使爆炸衝擊波作用數量化並進行試驗驗證。然後，考慮結構幾何及剛度、非結構破壞和泄爆影響並結合試驗結果，對大跨空間鋼結構在內爆炸衝擊波超壓作用下的動力回響機制、失效模式和機理進行數值仿真和分析。在此基礎上，提出大跨空間鋼結構的防爆和泄爆方法及正確使用指引。
結題摘要
大跨空間鋼結構廣泛套用於人員活動密集的大型公共建築，一旦遭遇內爆炸襲擊，極易造成重大人員傷亡、財產損失和惡劣社會影響，但相關研究薄弱。本項目採用有限元數值仿真、理論計算和試驗研究相結合的方法，對大跨空間鋼結構在內爆炸下的衝擊波傳播和分布規律，結構的爆炸動力效應，結構幾何及剛度、非結構破壞和泄爆對爆炸效應的影響，以及結構的防爆和抗爆措施等進行了研究。研究內容主要包括： （1）結構內爆炸衝擊波的傳播、聚集效應和計算方法； （2）結構的內爆炸動力回響、破壞模式、損傷和失效機理； （3）結構幾何和剛度、圍護結構和泄爆對爆炸效應的影響； （4）圍護結構的泄爆閥值和泄爆效應； （5）鋼材的強衝擊材料性能試驗、空爆試驗和鋼網殼模型內爆炸試驗。 通過研究，本項目取得以下主要成果： （1）揭示了內爆炸下，衝擊波在大跨空間鋼網殼內的傳播、聚集規律，提出了準確度更好的衝擊波超壓計算的修正公式。 （2）基於試驗結果，建立了內爆炸下大跨空間鋼網殼結構的參數化數值仿真計算模型，能夠相當準確地模擬計算大跨空間鋼結構的內爆炸、衝擊波傳播過程、結構失效和破壞模式。 （3）通過研究炸藥量、爆炸點位置、剛度、結構空間幾何、圍護結構開洞與泄爆方式等因素對鋼結構球網殼、柱網殼和平板網架內爆炸動力效應的影響，揭示了大跨空間鋼結構在內爆炸作用下的動力回響機制、結構損傷和破壞模式、失效機理及其與主要影響因素的關係。 （4）進行了鋼材的霍普金森桿材料性能衝擊試驗、炸藥空爆試驗。分別完成了強、弱圍護結構鋼網殼模型的場地大型內爆炸試驗和測試，積累了有價值的爆炸試驗實測數據。 （5）初步揭示了圍護結構泄爆對大跨空間鋼結構內爆炸效應的影響規律，以及爆炸效應與牆（屋）面剛度、開洞方式等因素的關係。提出了確定幾種鋼網殼結構泄爆閥值的方法。 （6）提出了大跨鋼網殼結構防爆、抗爆和泄爆的方法以及維護使用的技術指引。 本項目還取得了一些其他成果。
