【硕士】爆炸荷载作用下混凝土砌块墙力学性能研究

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内容简介

　　【硕士】爆炸荷载作用下混凝土砌块墙力学性能研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：长安大学　　学位年度：2011　　 近年来，恐怖爆炸袭击给全世界的政治、经济、环境和人民生命财产造成了巨大破坏。恐怖袭击一般发生在人口密集的建筑物和有重要政治、经济、军事等影响的建筑物上。这些建筑物通常都是框架结构内填充混凝土砌块(Concrete MasonryUnit CMU )。当爆炸物在靠近建筑物的地方爆炸，会导致墙体和窗户破坏，向内飞散的墙体残片(块)会使内部人员伤亡。为研究砌体墙在爆炸荷载下的响应机理，本文采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，建立墙体的有效分析模型，并对砌体墙在爆炸荷载作用下的变形与破坏模式进行数值模拟，同时采用Polymer Sheet材料加固墙体，研究其在爆炸荷载下的破坏机理。　　 研究表明:①本文所采用的材料模型和参数，如混凝土砌块材料本构模型(%号材料模型)和Polymer Sheet材料本构模型(24号材料模型)、砌块与砌块之间的固连一断开接触模型、砌块之间接触的抗拉强度和抗剪强度(分别为0.3MPa和0.4MPa )以及开裂后的摩擦系数(取0.7 )等，可以较好的模拟爆炸荷载下砌体墙的实际情况;②当爆炸荷载的峰值压力小于0.385MPa时，不加固墙体对建筑内部人员威胁很小;当峰值压力大于0.385MPa时，随着峰值压力的增大，砌块抛射速度也增大，对建筑物内部威胁逐渐加大，需要进行加固防护;③当爆炸荷载的峰值压力△P}0.95MPa} Polymer Sheet材料可以起到很好的防护作用，能够很大程度上阻止散落砌块的抛射;当峰值压力△P > 0.95MPa时，Polymer Sheet材料彻底断裂，砌块和防护膜以整体形式向建筑内部抛射;④经Polymer Sheet材料加固墙体和未加固墙体相比，跨中位移略有减小，跨中速度几乎没有改变;⑤对不同荷载工况下防护膜应力和应变的分析发现，当峰值压力△P 小于等于0.95MPa时，应力和应变峰值均出现在上下跨端锚固处，特别是当峰值压力接近0.95MPa时，锚固处单元达到所定义的断裂应变而发生断裂;其次出现在跨中处，最大应力和应变约为20MPa和60%其他部位的应力和应变分别小于20MPa和60%;⑥估算了TNT当量为1000kg,5OOkg, 225kg和100kg情况下未加固墙体和经Polymer Sheet材料加固墙体的安全防护距离。　　

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