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长壶高速公路的安全数值模拟

作　者: 张广福
导　师: 刘玉存
学　校: 中北大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 爆炸冲击波 ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟
分类号: O383
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 47次
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内容摘要

随着我国经济和文化的发展,近年来社会对重要公共设施的安全防护更加重视。本文就当今社会爆炸事故多发性及高破坏性,针对爆炸冲击波的形成和传播规律进行了数值模拟研究,并对长壶高速公路现有状况进行了安全数值模拟。本文的主要内容如下:1、根据现有理论分析了空气中爆炸冲击波的形成和传播的机理,对爆炸与冲击问题数值模拟的必要性进行说明,简单介绍了ANSYS/LS-DYNA软件的功能特点。2、利用ANSYS/LS-DYNA软件,模拟了爆炸发生后爆炸冲击波在无地面障碍物阻挡时三维空间内的传播规律,并将数值模拟结果和经验公式的计算结果进行比较,结果表明炸药近地爆炸产生的峰值超压与经验公式的计算结果基本吻合。在此基础上进一步研究了在有障碍物存在时冲击波的绕流原理及规律。3、根据长壶高速公路的现有实际情况,假设周边兵工厂内的存储的火箭弹意外爆炸产生的冲击波超压、破片速度、爆炸地震安全距离进行了理论计算,并对爆炸产生的爆炸冲击波与已设计待建的高速公路防护墙之间的相互作用进行了数值模拟,分析了高速公路防护墙的防护能力。论文最后对全文的工作进行了总结,并提出了本课题尚待深入研究的若干问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 论文的研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国外研究现状  10-11
    1.2.2 国内研究现状  11-13
  1.3 待解决的问题  13
  1.4 本文主要研究内容  13-15
2 爆炸与冲击问题数值分析理论基础  15-25
  2.1 数值计算的重要性与必要性  15-18
    2.1.1 数值计算的作用  15-16
    2.1.2 数值计算的重要性  16-17
    2.1.3 爆炸与冲击问题研究中数值计算的必要性  17-18
  2.2 空中爆炸基本理论  18-22
    2.2.1 空气中冲击波的形成和传播  18-20
    2.2.2 冲击波在均匀空气中的超压经验公式  20-22
  2.3 爆炸冲击波的马赫反射  22-23
  2.4 爆炸冲击波比例定律  23-24
  2.5 本章小结  24-25
3 爆炸冲击波在空气中传播的数值模拟  25-49
  3.1 LS-DYNA 程序在爆炸仿真分析中的应用  25-33
    3.1.1 LS-DYNA 程序简介  25-26
    3.1.2 LS-DYNA 程序的基本算法  26-30
    3.1.3 LS-DYNA 关键字文件及状态方程  30-33
  3.2 爆炸冲击波在空气中传播的数值模拟  33-40
    3.2.1 数值计算的材料参数模型  33-34
    3.2.2 模型建立及网格划分  34-36
    3.2.3 药柱爆炸后压力在空气中传播  36-38
    3.2.4 爆炸冲击波数值模拟结果与经验公式比对  38-40
  3.3 爆炸冲击波的绕流分析  40-48
    3.3.1 建立绕流树脂模型  40-41
    3.3.2 数值结果模拟分析  41-45
    3.3.3 冲击波压力场分析  45-48
  3.4 本章小结  48-49
4 长壶高速公路的安全数值模拟  49-66
  4.1 长壶高速公路的现状分析  49-50
  4.2 冲击波破坏准则  50-52
    4.2.1 超压准则  50-52
  4.3 冲击波安全距离计算  52-53
  4.4 火箭弹破片速度计算  53-56
    4.4.1 炸药爆热的计算  53-55
    4.4.2 破片速度的计算  55-56
  4.5 地震波计算  56-58
  4.6 爆炸作用下高速公路防护墙数值模拟  58-64
    4.6.1 数值结果模拟分析  59-64
  4.7 整改措施  64-65
  4.8 本章小结  65-66
结论与展望  66-68
附录  68-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
攻读硕士期间发表的论文  78

长壶高速公路的安全数值模拟

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