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喷涂聚脲弹性体H型钢柱抗爆性能分析

日期:2021年(nian)05月(yue)01日 编辑:ad201107111759308692 作者:s11竞猜平台 点击次数:295
论文价格:150元/篇 论文编号:lw202104221029278231 论文(wen)字数:38855 所属栏目(mu):土木工程论文
论文(wen)地区:中国(guo) 论文语(yu)种:中文 论文用途:硕士(shi)毕(bi)业(ye)论文 Master Thesis

本(ben)文(wen)是一篇土(tu)木工程论文(wen),本(ben)文(wen)首先对(dui)(dui)聚(ju)脲与不(bu)同(tong)金属材料结(jie)合形成的(de)(de)复(fu)合结(jie)构进行冲击试验(yan),研究(jiu)了(le)聚(ju)脲弹性(xing)(xing)体(ti)对(dui)(dui)不(bu)同(tong)金属的(de)(de)防护(hu)机理,并对(dui)(dui)试验(yan)中的(de)(de)部分(fen)工况建立数值模(mo)型(xing),通(tong)过与试验(yan)结(jie)果进行对(dui)(dui)比(bi),验(yan)证(zheng)了(le)数值模(mo)拟(ni)的(de)(de)合理性(xing)(xing)。以(yi)喷涂不(bu)同(tong)厚度聚(ju)脲弹性(xing)(xing)体(ti) H型(xing)钢柱作为(wei)研究(jiu)对(dui)(dui)象,分(fen)析(xi)了(le)聚(ju)脲弹性(xing)(xing)体(ti)在不(bu)同(tong)爆炸(zha)条件作用下对(dui)(dui) H 型(xing)钢柱抗爆性(xing)(xing)能的(de)(de)影响(xiang)。


第 1 章 绪论(lun)


1.1 研(yan)究背景(jing)及意义

过(guo)去(qu)几十(shi)年(nian)中,世界(jie)各地(di)恐怖袭击(ji)、意外爆(bao)炸事(shi)(shi)件时(shi)有发生(sheng),而(er)(er)此类重大(da)安全(quan)事(shi)(shi)故不仅给人们带来极(ji)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)经济损失(shi),也对(dui)社(she)会(hui)造成(cheng)了(le)恶劣的(de)(de)(de)(de)(de)影响(xiang)。爆(bao)炸荷载对(dui)建筑物的(de)(de)(de)(de)(de)影响(xiang)已(yi)成(cheng)为一个重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)目标。随着钢(gang)(gang)结(jie)(jie)构(gou)(gou)在世界(jie)范围内的(de)(de)(de)(de)(de)广(guang)泛应(ying)用(yong),与钢(gang)(gang)结(jie)(jie)构(gou)(gou)相关理论分(fen)析也被广(guang)大(da)研(yan)究(jiu)学者所关注。钢(gang)(gang)柱是钢(gang)(gang)结(jie)(jie)构(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)承重部件,如果在钢(gang)(gang)柱的(de)(de)(de)(de)(de)附近(jin)有爆(bao)炸发生(sheng)时(shi),钢(gang)(gang)柱将受到(dao)严(yan)重破坏,而(er)(er)这(zhei)种局部破坏又(you)会(hui)扩(kuo)展到(dao)整个钢(gang)(gang)结(jie)(jie)构(gou)(gou),导(dao)致整个结(jie)(jie)构(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)倒塌,因(yin)此,对(dui)于钢(gang)(gang)结(jie)(jie)构(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)爆(bao)研(yan)究(jiu)也成(cheng)为当(dang)前世界(jie)各国(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)一个重要(yao)研(yan)究(jiu)领(ling)域。

一般采用增加防(fang)护介质厚度、开发使(shi)用新材(cai)料和(he)采用复合(he)结构(gou)等方案,来提(ti)高结构(gou)的(de)抗(kang)爆(bao)能力。传统(tong)的(de)防(fang)护材(cai)料有:陶瓷、混(hun)凝土、钢制(zhi)(zhi)装甲等,这些材(cai)料的(de)使(shi)用大大增加了结构(gou)自身的(de)重(zhong)量(liang),因此(ci)其(qi)防(fang)护作用也被限制(zhi)(zhi)。

在(zai)过去(qu)几(ji)十年中(zhong)(zhong),聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)聚(ju)(ju)(ju)脲(niao)材料(liao)(liao)(liao)(liao)在(zai)防护领域(yu)的(de)(de)(de)(de)应(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)被广(guang)大研(yan)究(jiu)学(xue)者(zhe)关注。和其(qi)它材料(liao)(liao)(liao)(liao)相比,聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)聚(ju)(ju)(ju)脲(niao)材料(liao)(liao)(liao)(liao)具有(you)固化快、附着力好、硬度(du)随意可调(diao),对(dui)湿度(du)和温度(du)不敏感等特(te)点,因而被广(guang)泛(fan)应(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)到(dao)各个工程(cheng)当中(zhong)(zhong)[1-5]。由于聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)和工程(cheng)织物(wu)等材料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)出(chu)现,研(yan)究(jiu)人员提出(chu)了在(zai)建筑物(wu)和结构上使用(yong)(yong)(yong)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)涂层来增(zeng)强(qiang)结构的(de)(de)(de)(de)抗爆能力[6]。这些(xie)材料(liao)(liao)(liao)(liao)在(zai)静态(tai)和动态(tai)载(zai)荷下都(dou)表现出(chu)增(zeng)强(qiang)结构稳定性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)能力,因此(ci),研(yan)究(jiu)这些(xie)材料(liao)(liao)(liao)(liao)在(zai)各种载(zai)荷作用(yong)(yong)(yong)下的(de)(de)(de)(de)动态(tai)响(xiang)应(ying)(ying)显得非常(chang)重要(yao)[7]。近(jin)些(xie)年众多研(yan)究(jiu)学(xue)者(zhe)对(dui)聚(ju)(ju)(ju)脲(niao)材料(liao)(liao)(liao)(liao)在(zai)防护领域(yu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)也越来越多,研(yan)究(jiu)发(fa)(fa)现,该(gai)物(wu)质具有(you)低(di)挥发(fa)(fa)、低(di)收缩、防潮的(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)(xing),与塑料(liao)(liao)(liao)(liao)、钢、混凝土等材料(liao)(liao)(liao)(liao)之(zhi)间具有(you)很高的(de)(de)(de)(de)粘(zhan)结力[8-9]。聚(ju)(ju)(ju)脲(niao)弹性(xing)(xing)体材料(liao)(liao)(liao)(liao)也正因这些(xie)优良的(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)(xing),在(zai)各个方面的(de)(de)(de)(de)应(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)非常(chang)广(guang)泛(fan),因此(ci),进一步深入开展对(dui)聚(ju)(ju)(ju)脲(niao)材料(liao)(liao)(liao)(liao)防护特(te)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)具有(you)重要(yao)意义。

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1.2 国内外研究(jiu)现状

1.2.1 爆(bao)炸荷(he)载作用(yong)下构件的响应分析

爆炸(zha)(zha)的过(guo)程极为迅速,能够瞬间(jian)将其能量释放出来(lai)。爆炸(zha)(zha)荷(he)载的特(te)点是:作用时间(jian)短、超压峰值大。爆炸(zha)(zha)冲击荷(he)载对结(jie)构的动力响应十(shi)分复杂(za),结(jie)构材料性能受(shou)应变(bian)率(lv)影响较大[10]。

Chen 和 Liew 等(deng)[11-12]研(yan)究了(le)在(zai)(zai)局部爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)荷载(zai)作(zuo)用下(xia)(xia)和火灾后(hou)钢(gang)(gang)(gang)(gang)框架及钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)动(dong)态(tai)(tai)响(xiang)(xiang)应特(te)点(dian),然后(hou)通过对(dui)(dui)(dui)(dui)钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)进行(xing)参数(shu)(shu)化分析(xi),研(yan)究了(le)在(zai)(zai)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)荷载(zai)作(zuo)用下(xia)(xia)钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柱(zhu)(zhu)长、边(bian)界(jie)条(tiao)件和加载(zai)方(fang)(fang)式对(dui)(dui)(dui)(dui)钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)抗(kang)爆(bao)(bao)性能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影响(xiang)(xiang)。Kyungkoo Lee 等(deng)[13]运用数(shu)(shu)值模(mo)拟的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)研(yan)究了(le)在(zai)(zai)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)冲击波作(zuo)用下(xia)(xia)钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局部破(po)(po)坏(huai)特(te)点(dian),并(bing)通过对(dui)(dui)(dui)(dui)比分析(xi) ConWeb 和 AtBlast 程(cheng)序中基于(yu)实(shi)验(yan)直(zhi)接法(fa)(fa)(fa)计算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)载(zai)荷进行(xing)了(le)比较,验(yan)证了(le)计算结果(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合理性。研(yan)究了(le)截面(mian)尺寸(cun)和边(bian)界(jie)条(tiao)件对(dui)(dui)(dui)(dui)钢(gang)(gang)(gang)(gang)框架结构柱(zhu)(zhu)性能和破(po)(po)坏(huai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影响(xiang)(xiang)。张秀(xiu)华(hua)等(deng)[14]运用数(shu)(shu)值模(mo)拟的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa),以钢(gang)(gang)(gang)(gang)框架柱(zhu)(zhu)为(wei)研(yan)究对(dui)(dui)(dui)(dui)象(xiang),通过对(dui)(dui)(dui)(dui)其施(shi)(shi)加不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)荷载(zai),研(yan)究其动(dong)态(tai)(tai)响(xiang)(xiang)应。研(yan)究得(de)出,准静态(tai)(tai)荷载(zai)作(zuo)用下(xia)(xia),钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)主要发(fa)生(sheng)(sheng)整体(ti)弯曲(qu)屈(qu)曲(qu)破(po)(po)坏(huai),对(dui)(dui)(dui)(dui)钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)施(shi)(shi)加动(dong)力荷载(zai)后(hou),钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)破(po)(po)坏(huai)形式主要表现为(wei)柱(zhu)(zhu)脚(jiao)处(chu)剪(jian)切破(po)(po)坏(huai),在(zai)(zai)冲量荷载(zai)作(zuo)用下(xia)(xia),钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)破(po)(po)坏(huai)模(mo)式较为(wei)复(fu)杂,一般(ban)在(zai)(zai)柱(zhu)(zhu)脚(jiao)处(chu)发(fa)生(sheng)(sheng)剪(jian)切破(po)(po)坏(huai),在(zai)(zai)柱(zhu)(zhu)中翼(yi)缘位置发(fa)生(sheng)(sheng)屈(qu)曲(qu)破(po)(po)坏(huai)。周龙云等(deng)[15]基于(yu)数(shu)(shu)值模(mo)拟的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa),通过对(dui)(dui)(dui)(dui) 6 种截面(mian) H 型钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)在(zai)(zai)不(bu)同(tong)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)荷载(zai)作(zuo)用下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)动(dong)态(tai)(tai)响(xiang)(xiang)应进行(xing)分析(xi),引(yin)入了(le)相对(dui)(dui)(dui)(dui)挠度(du) ωR的(de)(de)(de)(de)(de)(de)概念(nian),并(bing)建立了(le)相对(dui)(dui)(dui)(dui)挠度(du) ωR与剩余承载(zai)力系数(shu)(shu) K 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)回归方(fang)(fang)程(cheng),据此提(ti)出了(le)钢(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)(zhu)受损的(de)(de)(de)(de)(de)(de)判定依据并(bing)划(hua)分了(le)损伤性等(deng)级。

刘(liu)明路等(deng)[16]利(li)用(yong)(yong) ABAQUS 软件(jian)采用(yong)(yong)壳单元(yuan)建(jian)立数(shu)值(zhi)模(mo)型,同(tong)时考虑了(le)高应(ying)变率对(dui)钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材料(liao)性能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)影(ying)(ying)响,对(dui)工字型钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)在爆炸(zha)冲击荷(he)载(zai)作用(yong)(yong)的(de)(de)动(dong)态响应(ying)进行(xing)研(yan)(yan)究(jiu)。通过参数(shu)化分(fen)析,研(yan)(yan)究(jiu)了(le)爆炸(zha)荷(he)载(zai)的(de)(de)形(xing)式、钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)边界(jie)条(tiao)件(jian)等(deng)因(yin)素对(dui)工字型钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)抗(kang)爆性能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)影(ying)(ying)响。杨涛春等(deng)[17]通过数(shu)值(zhi)模(mo)拟计算(suan)和试(shi)验数(shu)据相结合(he)的(de)(de)方式,对(dui)3 种不(bu)同(tong)类型爆炸(zha)条(tiao)件(jian)下(xia)(xia)钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)的(de)(de)动(dong)态响应(ying)进行(xing)了(le)研(yan)(yan)究(jiu),主要分(fen)析了(le)工字型钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)不(bu)同(tong)位(wei)置的(de)(de)冲击波超压曲线,分(fen)析了(le)不(bu)同(tong)爆炸(zha)荷(he)载(zai)作用(yong)(yong)下(xia)(xia),钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)的(de)(de)破坏(huai)特征,研(yan)(yan)究(jiu)得出:远距(ju)(ju)离的(de)(de)爆炸(zha)时,钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)主要表(biao)现(xian)(xian)整体(ti)破坏(huai),近距(ju)(ju)离爆炸(zha)时,钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)表(biao)现(xian)(xian)为局部破坏(huai)。田力(li)等(deng)[18]建(jian)立了(le)汽车(che)撞击与爆炸(zha)复合(he)作用(yong)(yong)下(xia)(xia) H 型钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)的(de)(de)数(shu)值(zhi)模(mo)型,研(yan)(yan)究(jiu)发现(xian)(xian):不(bu)能(neng)(neng)(neng)盲目通过提高钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)的(de)(de)材料(liao)强度(du)来(lai)提升钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)的(de)(de)抗(kang)爆、抗(kang)冲击性能(neng)(neng)(neng),将(jiang)钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)的(de)(de)轴向荷(he)载(zai)控制在一定范(fan)围内,能(neng)(neng)(neng)保证钢(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)柱(zhu)在被撞击后保持一定的(de)(de)稳定性。

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第 2 章 爆炸与(yu)有限(xian)元分析(xi)理论


2.1 爆炸(zha)分类

爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)过程往(wang)往(wang)在(zai)极短的时间完成,爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)发生的同时将释放出(chu)巨大的能量。根据爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)物(wu)的约(yue)(yue)束(shu)(shu)情(qing)况将爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)荷(he)载分(fen)(fen)为(wei)有(you)约(yue)(yue)束(shu)(shu)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)和(he)无约(yue)(yue)束(shu)(shu)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)。无约(yue)(yue)束(shu)(shu)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)分(fen)(fen)为(wei)自由空气爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)、近地爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)和(he)地面爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha);有(you)约(yue)(yue)束(shu)(shu)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)分(fen)(fen)为(wei)开放式(shi)约(yue)(yue)束(shu)(shu)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)、部分(fen)(fen)约(yue)(yue)束(shu)(shu)式(shi)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)、完全约(yue)(yue)束(shu)(shu)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)。本文(wen)主(zhu)要研究(jiu) TNT 炸(zha)(zha)(zha)(zha)药在(zai)近地爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)与地面爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)对结构造成的影响。

2.1.1 无(wu)约(yue)束爆(bao)炸

(1)自由空气爆炸

爆(bao)(bao)炸发(fa)生(sheng)在(zai)距离结(jie)构与地面比(bi)较远的自由空气中(zhong),爆(bao)(bao)炸产生(sheng)的冲(chong)击波(bo)在(zai)传播过程中(zhong)不发(fa)生(sheng)反(fan)射(she)、衍射(she)等现象,作(zuo)用于结(jie)构上的冲(chong)击波(bo)并没有(you)得到加(jia)强,此类爆(bao)(bao)炸称(cheng)为自由空气爆(bao)(bao)炸。

(2)近地爆炸

此类爆(bao)炸(zha),一(yi)般在结(jie)构(gou)附近的(de)一(yi)定位置发生,爆(bao)炸(zha)产生的(de)冲击波(bo)并没有直接作(zuo)用于结(jie)构(gou),而是首先(xian)与(yu)地面(mian)发生作(zuo)用形成反射波(bo),随后反射波(bo)与(yu)初始冲击波(bo)耦(ou)合形成马(ma)赫(he)波(bo),最终作(zuo)用于结(jie)构(gou)上,这类爆(bao)炸(zha)称为近地爆(bao)炸(zha)。

(3)地面爆炸

地面爆炸一般是指爆炸物(wu)在地面或地面附近发生爆炸,产生的(de)冲击波经过地面反射(she)增强,然后作用到(dao)结(jie)构上(shang),这(zhei)类(lei)爆炸称为地面爆炸。

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2.2 爆炸冲击波(bo)基(ji)本(ben)特征(zheng)

2.2.1 爆(bao)炸超压

爆炸在极短的时间内(nei)将其内(nei)部的能(neng)量进行释放,在其周围形成高压(ya)冲(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo),也被称为初始冲(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)。爆炸冲(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)在空气中传播时,会被建筑物(wu)、地面设备等不同因素的影(ying)响而发生反射、绕射等现象,冲(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)的超压(ya)峰值(zhi)随时间逐渐减弱(ruo)。在整个过(guo)程中,冲(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)不断地在向(xiang)外(wai)膨胀,压(ya)缩(suo)外(wai)围的空气,同时也造成了周边物(wu)质结构的损伤与破坏。

图 2-1 爆炸冲击波的形成和压力分布

图(tu) 2-1 为(wei)(wei)(wei)空(kong)气(qi)(qi)(qi)中爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)形(xing)成与压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)分布图(tu)。爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)物在(zai)(zai)空(kong)气(qi)(qi)(qi)中发生(sheng)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)后,产(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)高(gao)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)迅速(su)向外(wai)扩(kuo)散(san),爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)产(chan)(chan)物对外(wai)做(zuo)功,对接触到(dao)的(de)(de)空(kong)气(qi)(qi)(qi)进(jin)行快速(su)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)缩,推动爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)不(bu)(bu)断向前移动,周(zhou)围空(kong)气(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)作用下压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)由0p迅速(su)跃升为(wei)(wei)(wei) p。冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)以球面(mian)形(xing)式进(jin)行传播,当(dang)冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)传播到(dao)较远的(de)(de)距离时,球形(xing)冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)等(deng)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)面(mian)面(mian)积(ji)也不(bu)(bu)断增大(da),因此,即(ji)使(shi)冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)在(zai)(zai)传播过(guo)(guo)程(cheng)中没(mei)有(you)能(neng)(neng)(neng)量损失,其(qi)同一等(deng)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)面(mian)单位面(mian)积(ji)上所携带的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量也在(zai)(zai)持(chi)续减小(xiao)。冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)传播是一个熵增过(guo)(guo)程(cheng),因此能(neng)(neng)(neng)量一直在(zai)(zai)被(bei)消耗,并且(qie)冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)强(qiang)度越大(da),能(neng)(neng)(neng)量消耗则(ze)越多。从图(tu)中可以看出,冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)波(bo)(bo)(bo)超压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)分为(wei)(wei)(wei)两个区(qu)域,超压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)大(da)于零的(de)(de)正压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)区(qu)域,超压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)小(xiao)于零的(de)(de)负压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)区(qu)域。

......................


第 3 章 聚脲复合材料的抗冲击性能研究..............................19

3.1 试件制备与试验(yan)方案...............................19

3.1.1 试验材料(liao)与试验工况.........................19

3.1.2 试(shi)验装置......................21

第 4 章(zhang) 聚脲对(dui) H 型(xing)钢柱在不同爆炸条件(jian)下的防护(hu)作用.............33

4.1 模型(xing)简介与(yu)分(fen)析(xi)方法........................33

4.2 材料模型的(de)选(xuan)择............................34

第(di) 5 章 聚脲对 H 型钢柱在近距离爆炸(zha)时的防护作用.................47

5.1 爆(bao)炸(zha)冲击(ji)波(bo)传(chuan)播(bo)过(guo)程....................47

5.2 塑性变(bian)形分析.......................48


第(di) 5 章 聚(ju)脲对(dui) H 型钢(gang)柱在近距离爆炸时的防护(hu)作用


5.1 爆炸冲击(ji)波传播(bo)过程(cheng)

图(tu) 5-1 为近距离爆(bao)炸时爆(bao)炸冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)(ji)波的(de)(de)传播(bo)过程。当炸药被引(yin)爆(bao)后(hou),在极短的(de)(de)时间内将其内部能量释(shi)放,并形成不断(duan)向(xiang)外扩散的(de)(de)高压冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)(ji)波。由图(tu) 5-1 可以看出,随(sui)着冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)(ji)波向(xiang)周围扩散,t=0.05ms 时冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)(ji)波与钢(gang)柱前翼缘发(fa)生接触,此后(hou)冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)(ji)波开始与钢(gang)柱发(fa)生作(zuo)用,与此同时冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)(ji)波因为遇(yu)到(dao)钢(gang)柱开始发(fa)生绕(rao)流现象,当t=0.35ms 时爆(bao)炸冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)(ji)波达到(dao)钢(gang)柱的(de)(de)后(hou)翼缘位置(zhi),t=0.9ms 时爆(bao)炸冲(chong)(chong)(chong)(chong)击(ji)(ji)(ji)波传播(bo)至钢(gang)柱的(de)(de)柱顶、柱底并迅(xun)速达到(dao)峰值。

图 5-1 爆炸冲击波传播过程Fig.5-1 The propagation of the blast wave

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结论与(yu)展望


结论(lun)

本(ben)文(wen)首先对(dui)聚(ju)(ju)脲与(yu)不(bu)同(tong)金属(shu)材料结(jie)合形成的复合结(jie)构进行(xing)冲击试验,研(yan)究了聚(ju)(ju)脲弹(dan)(dan)性(xing)(xing)体对(dui)不(bu)同(tong)金属(shu)的防护机(ji)理(li),并对(dui)试验中的部分(fen)工况建立数值模型(xing),通过与(yu)试验结(jie)果进行(xing)对(dui)比,验证(zheng)了数值模拟(ni)的合理(li)性(xing)(xing)。以喷涂不(bu)同(tong)厚度聚(ju)(ju)脲弹(dan)(dan)性(xing)(xing)体 H型(xing)钢柱(zhu)作为研(yan)究对(dui)象,分(fen)析(xi)了聚(ju)(ju)脲弹(dan)(dan)性(xing)(xing)体在(zai)不(bu)同(tong)爆炸(zha)条件作用下对(dui) H 型(xing)钢柱(zhu)抗爆性(xing)(xing)能的影(ying)响。主(zhu)要得到了以下结(jie)论:

(1)利用摆锤冲击(ji)(ji)试(shi)(shi)(shi)验机,对(dui) 90 根聚(ju)(ju)脲(niao)(niao)与不同金(jin)(jin)属(shu)组成的(de)(de)(de)(de)复合结构进(jin)行冲击(ji)(ji)试(shi)(shi)(shi)验,通(tong)过对(dui)试(shi)(shi)(shi)件吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)能量、试(shi)(shi)(shi)件破坏形(xing)(xing)态、金(jin)(jin)属(shu)断(duan)面(mian)的(de)(de)(de)(de)分析(xi)以及试(shi)(shi)(shi)件试(shi)(shi)(shi)验前(qian)后温(wen)度(du)场的(de)(de)(de)(de)分布,得出(chu)聚(ju)(ju)脲(niao)(niao)可以提(ti)升试(shi)(shi)(shi)件的(de)(de)(de)(de)抗冲击(ji)(ji)能力(li),放大金(jin)(jin)属(shu)试(shi)(shi)(shi)件的(de)(de)(de)(de)断(duan)面(mian),发(fa)现聚(ju)(ju)脲(niao)(niao)能够提(ti)升金(jin)(jin)属(shu)的(de)(de)(de)(de)塑性变形(xing)(xing)能力(li),分析(xi)复合试(shi)(shi)(shi)件冲击(ji)(ji)前(qian)后温(wen)度(du)场分布,发(fa)现聚(ju)(ju)脲(niao)(niao)通(tong)过变形(xing)(xing)将(jiang)吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)一(yi)部分能量转化为热能进(jin)行耗(hao)散(san)。

(2)通(tong)过对不(bu)同爆炸(zha)(zha)条件(jian)下的(de) H 型(xing)钢柱(zhu)进行(xing)研(yan)究(jiu),得到在(zai)(zai) H 型(xing)钢柱(zhu)表面(mian)喷(pen)涂聚脲弹性(xing)(xing)体可以明显提高钢柱(zhu)整体的(de)抗(kang)爆能(neng)力,当爆炸(zha)(zha)发生在(zai)(zai) H 型(xing)钢柱(zhu)的(de)强(qiang)轴(zhou)方向时,钢柱(zhu)的(de)最大(da)塑性(xing)(xing)变形区域(yu)在(zai)(zai) H 型(xing)钢柱(zhu)柱(zhu)脚翼(yi)缘与腹板的(de)连结处(chu),喷(pen)涂5mm 厚的(de)聚脲最大(da)减小了该区域(yu) 26.3%塑性(xing)(xing)变形,爆炸(zha)(zha)发生在(zai)(zai) H

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