检索结果-内蒙古大学图书馆

工程热物理学报 2023年第1期44卷 266-273页

作者：范菊梦沈婷刘丹丹肖华华中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230031

本文采用高精度CFD方法求解非定常、完全可压缩的反应性Navier-Stokes方程,并开发了非均匀氢–空气爆燃转爆轰(DDT)的简化燃烧反应模型,以研究浓度梯度对氢–空气火焰加速和DDT的影响。并将危险性最大(化学计量比)的均匀混合物与整体当... 详细信息

本文采用高精度CFD方法求解非定常、完全可压缩的反应性Navier-Stokes方程,并开发了非均匀氢–空气爆燃转爆轰(DDT)的简化燃烧反应模型,以研究浓度梯度对氢–空气火焰加速和DDT的影响。并将危险性最大(化学计量比)的均匀混合物与整体当量比为1的非均匀混合物进行比较。结果表明,虽然非均匀混合物最大火焰表面积较大,但平均总释热较低、火焰加速较弱,导致两者的DDT机理和发生位置均不同,爆轰波更易解耦。本文条件下,化学当量比的均匀混合物比非均匀混合物更易发生DDT,主要是因为其总释热更高。

关键词：浓度梯度火焰加速爆燃转爆轰氢气爆炸爆炸数值模拟

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混凝土梁桥桥下爆炸压力场分析

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东南大学学报（自然科学版） 2023年第3期53卷 471-484页

作者：院素静潘亚豪宗周红娄凡林津长安大学公路学院西安710064 东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心南京211189 东南大学土木工程学院南京211189 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

为了探索桥下爆炸自由场超压、墩柱反射超压和梁底反射超压的分布规律,对一座两跨混凝土梁桥缩尺模型开展了桥下爆炸试验,并结合数值模拟方法研究了桥下爆炸波传播规律以及爆炸波与T梁和墩柱之间的相互作用.研究结果表明:地面反射条件... 详细信息

为了探索桥下爆炸自由场超压、墩柱反射超压和梁底反射超压的分布规律,对一座两跨混凝土梁桥缩尺模型开展了桥下爆炸试验,并结合数值模拟方法研究了桥下爆炸波传播规律以及爆炸波与T梁和墩柱之间的相互作用.研究结果表明:地面反射条件的改变对爆炸荷载影响显著;实测柱底、柱中和柱顶超压峰值沿柱高分布相对离散,实测T梁底超压时程曲线呈多峰正压.爆炸波传播过程中有马赫波形成;爆炸波遇到T梁梁肋和横隔板会发生反射和绕射,遇到T梁翼板下表面会发生反射,爆炸波传播至墩柱盖梁和T梁相交区域时,传播路径较为复杂,作用时间相对较长.炸药形状对T梁底部超压分布有一定影响,中梁梁肋下表面的超压峰值自爆心向两边呈指数形式衰减;超压峰值沿柱高整体呈减小趋势,柱底、柱中和柱顶迎爆面沿柱周超压峰值整体呈中间大两边小的趋势.

关键词：混凝土梁桥爆炸试验爆炸数值模拟压力场超压峰值分布

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预应力混凝土连续梁桥桥面爆炸损伤试验研究

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中国公路学报 2022年第11期35卷 160-170页

作者：院素静宗周红娄凡林津长安大学公路学院陕西西安710064 东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心江苏南京211189 东南大学土木工程学院江苏南京211189 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

为了研究桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的抗爆性能,进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,并结合数值模拟的方法,研究了不同爆心位置和桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的动力响应、破坏模... 详细信息

为了研究桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的抗爆性能,进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,并结合数值模拟的方法,研究了不同爆心位置和桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的动力响应、破坏模式及损伤程度。研究结果表明:跨中桥面上方发生爆炸时,预应力混凝土连续T梁桥桥面破坏形态均表现为桥面板混凝土破碎开洞、T梁腹板和梁底混凝土崩落,属局部冲切破坏;中墩墩顶上方发生爆炸时,预应力混凝土连续T梁桥桥面未发生严重毁伤,邻近中支点的横隔板出现由顶部爆心轴线处向横隔板底放射形扩散的裂缝。相同药量和爆心高度下,桥面中梁跨中爆炸时中梁底加速度峰值最大,桥面边梁跨中爆炸时中梁底加速度峰值最小;提升混凝土强度、箍筋加密布置、施加预应力和增大宽跨比等能一定程度地提高主梁的抗爆性能;研究成果可供梁桥的抗爆防护设计参考。

关键词：桥梁工程预应力混凝土连续梁爆炸试验爆炸数值模拟爆炸动力响应爆炸损伤分析

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预应力混凝土连续梁桥桥面爆炸荷载模型试验

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中国公路学报 2022年第12期35卷 106-114页

作者：高超宗周红娄凡院素静林津中国人民解放军军事科学院国防工程研究院河南洛阳471023 东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心江苏南京211189 东南大学土木工程学院江苏南京211189 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092 长安大学公路学院陕西西安710064

预应力混凝土连续梁桥是中国公路工程中应用最广泛的桥型之一,尚未经过抗爆防护设计,一旦发生爆炸荷载作用,有可能造成重大的人员伤亡和财产损失。进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,结合数值模拟的方法,研... 详细信息

预应力混凝土连续梁桥是中国公路工程中应用最广泛的桥型之一,尚未经过抗爆防护设计,一旦发生爆炸荷载作用,有可能造成重大的人员伤亡和财产损失。进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,结合数值模拟的方法,研究了爆炸冲击波与预应力混凝土连续T梁桥的相互作用,分析了爆炸荷载(冲击波超压、冲量)在桥面的分布特点。结果表明:桥面上方爆炸超压和冲量沿纵(横)桥向呈非线性分布,横桥向和纵桥向超压分布基本一致,横桥向桥面冲量相比纵桥向偏小;爆心高度不变的情况下,随着比例距离的减小,桥梁整体受到的爆炸荷载急剧上升;比例距离不变时,随着炸药当量的增大,爆心正下方位置超压峰值不变,但桥面其他位置的超压峰值都显著增大;建立了适用于桥面爆炸荷载模型的超压峰值公式,可供梁桥桥面抗爆设计参考。

关键词：桥梁工程爆炸荷载模型爆炸试验预应力混凝土连续梁桥爆炸数值模拟冲击波超压

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基于机器学习的城市区域爆炸冲击波超压分布快速预测方法研究

基于机器学习的城市区域爆炸冲击波超压分布快速预测方法研究

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作者：郑凯伦深圳大学

学位级别：硕士

随着城市化发展,人口更密集且流动性更高,建筑物和基础设施更多,爆炸事件可能会造成更严重的人员伤亡和财产损失,而爆炸冲击波超压是其主要的破坏因素之一。因此,及时准确预测爆炸冲击波超压,能帮助相关部门及时获取爆炸事故现场情况,... 详细信息

随着城市化发展,人口更密集且流动性更高,建筑物和基础设施更多,爆炸事件可能会造成更严重的人员伤亡和财产损失,而爆炸冲击波超压是其主要的破坏因素之一。因此,及时准确预测爆炸冲击波超压,能帮助相关部门及时获取爆炸事故现场情况,辅助制定应急救援计划,还能为城市规划和建设提供重要参考。本研究旨在开发一种城市区域爆炸冲击波超压分布快速预测方法,以服务城市爆炸灾害风险评估。数值模拟预测超压计算量大、耗时长,不适合爆炸快速分析,而机器学习方法可对大量模拟数据进行训练,建立预测模型并快速预测超压,更高效和实用。机器学习需足够多的数据方能进行,因此模拟分析工作量巨大。为了提高数值模拟效率,本研究在保证足够精度的前提下,基于blast Foam开源爆炸分析软件,以爆心为起点,沿着爆炸冲击波在地面的任意传播方向提取出近似二维的三维切片模型。其中blast Foam模型经标定,数值模拟计算值与爆炸试验测量值的平均绝对误差和标准差分别为0.293和0.238。为了避免大量爆炸模拟分析工作的重复性,本研究基于超级计算机平台开发了基于Python和Shell编程技术的批量分析系统,能够批量自动化建模、计算和提取数据。由于爆炸冲击波在城市建筑群中的传播过程相当复杂,超压影响因素众多,建筑遮挡关系复杂,本研究首次提出了一种沿着爆炸波传播路径的建筑遮挡特征参数提取方法,用遮挡角量化了建筑之间遮挡关系,经过大量模拟分析提取出切片模型中15个影响超压的重要特征参数,作为机器学习特征值。本研究批量开展了超1000种建筑爆炸工况模拟,获取相关数据输入XGBoost和Light GBM机器学习模型中训练验证并生成建筑底部和顶部峰值超压预测模型,两种模型超压预测的R2达0.92,预测速度相比于blast Foam数值计算提高了1600多倍。本研究基于预测模型开发了超压预测程序,可应用于防灾应急平台中以评估爆炸灾后损伤。以深圳市南山区蛇口街道为爆炸应用场景,与数值模拟相比,该程序预测效率更高,成本更低。本研究基于机器学习的城市区域爆炸冲击波超压分布快速预测方法对于城市安全防范工作具有重要的理论和应用意义。

关键词：爆炸峰值超压爆炸数值模拟 blastFoam 切片模型机器学习

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天然气运输简支管道可靠性及爆炸风险评估研究

天然气运输简支管道可靠性及爆炸风险评估研究

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作者：袁伍华南理工大学

学位级别：硕士

随着科技与工业的迅猛发展,天然气能源在工业、交通等各个领域中逐渐成为不可或缺的一部分。天然气能源的快速推广也面临着很多潜在的问题,比如广泛引起人们重视的天然气(Natural Gas,NG)管道安全问题。一旦NG管线发生泄漏,并形成可燃... 详细信息

随着科技与工业的迅猛发展,天然气能源在工业、交通等各个领域中逐渐成为不可或缺的一部分。天然气能源的快速推广也面临着很多潜在的问题,比如广泛引起人们重视的天然气(Natural Gas,NG)管道安全问题。一旦NG管线发生泄漏,并形成可燃性气云遇火源发生爆炸事故,会给社会带来非常巨大的人员伤亡和经济损失。本文针对地基非均匀沉降作用下NG输送简支管线的可靠性、应力以及爆炸事故后果进行分析,对该类爆炸事故风险评估及防控展开研究。主要研究工作内容如下:(1)地基不均匀沉降作用下NG管道可靠性分析。对地基非均匀沉降作用下NG输送简支管道受力进行分析,构建极限状态方程,采用Monte-Carlo法建立地基非均匀沉降下NG简支管道结构可靠性分析模型,分析管道外径、管道壁厚、管内工作压力、支架间距等因素在地基非均匀沉降作用下对管道结构可靠性的影响,为NG简支管道泄漏爆炸事故风险评估提供基础。(2)基于流固耦合的NG简支管道有限元分析。建立NG简支管道有限元分析模型,将流体模拟结果作为条件载荷导入Static Structural模块进行力学分析,分析了NG管道在不同流体速率、不同管道工作压力以及地基不均匀沉降作用下的应力分布情况,获得了不同沉降条件下最大等效应力的分布,为NG简支管道泄漏爆炸事故风险评估提供基础。(3)有无防爆墙NG管道泄漏爆炸冲击波数值计算及传播规律分析。应用LS-DYNA软件建立有无防爆墙NG简支管道爆炸模型,对爆炸冲击波的传播特性和不同高度防爆墙对冲击波的影响进行了分析,在数值模拟计算结果的基础上进行了冲击波超压衰减曲线非线性拟合。(4)NG管道爆炸事故风险评估模型构建及案例分析。从NG简支管道泄漏爆炸事故发生概率和后果严重程度角度出发,构建了NG简支管道泄漏爆炸事故风险评估模型,获得了爆炸事故发生概率和后果损失的相关计算公式,并应用于广州某工业园区在役NG运输简支管道案例,对有无防爆墙作用下NG简支管道泄漏爆炸事故风险进行了评估,从合理的角度提出了针对性的风险防控措施。

关键词： NG简支管道非均匀沉降可靠性应力分析爆炸数值模拟风险评估

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钢筋混凝土墩柱的抗爆性能试验研究

钢筋混凝土墩柱的抗爆性能试验研究

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作者：唐彪东南大学

学位级别：硕士

桥梁作为交通生命线咽喉工程,受到的爆炸威胁日益严重；桥墩是桥梁的主要承力构件,一旦在爆炸荷载作用下发生破坏坍塌,将造成重大的生命财产损失和经济损失。因此,研究钢筋混凝土墩柱的抗爆性能具有重要意义和实用价值。本文的主要工作... 详细信息

桥梁作为交通生命线咽喉工程,受到的爆炸威胁日益严重；桥墩是桥梁的主要承力构件,一旦在爆炸荷载作用下发生破坏坍塌,将造成重大的生命财产损失和经济损失。因此,研究钢筋混凝土墩柱的抗爆性能具有重要意义和实用价值。本文的主要工作如下：(1)采用数值模拟和试验相结合的方法研究了爆炸冲击波在空气中的传播及其与钢筋混凝土墩柱的相互作用,分析了爆炸荷载(冲击波超压、冲量)在墩柱表面的分布特点。(2)考虑了截面面积、混凝土类型、截面形式、箍筋形式和轴压比等参数对钢筋混凝土墩柱抗爆性能的影响,设计并制作了11根钢筋混凝土墩柱,进行了野外爆炸试验,并结合数值模拟的方法,研究了在接触和非接触爆炸荷载作用下钢筋混凝土墩柱的动力响应特性、损伤机理及破坏模式。(3)基于等效单自由度方法对钢筋混凝土墩柱在爆炸荷载作用下的损伤进行了分析评估。本文的主要结论如下：(1)钢筋混凝土墩柱与爆炸冲击波的相互作用非常明显,在中远场爆炸时,迎爆面的爆炸超压和冲量沿墩柱高度方向呈非线性分布,墩柱两侧和背爆面的超压和冲量沿墩柱高度方向基本呈线性分布；基于超压和冲量沿墩柱高度方向和横截面上的分布,得到墩柱表面的爆炸荷载模型,并拟合得到了实测超压与爆炸比例距离之间关系公式,可供工程结构抗爆设计人员参考。(2)在接触爆炸时,钢筋混凝土墩柱极易在炸药接触位置发生冲切破坏,局部损伤破坏非常严重,但是柱身同时出现了大量横向贯穿裂缝,墩柱的整体动力响应也不能忽略。(3)在非接触爆炸时,增大截面面积、钢纤维混凝土、方形截面、螺旋箍筋、施加轴向荷载能有效增强钢筋混凝土墩柱的抗爆性能,但是,在接触爆炸时使用方形截面和施加轴向荷载对墩柱的抗爆性能是不利的；当大当量炸药在地面发生爆炸时,墩柱主要在柱底处发生剪切破坏。(4)拟合得到钢筋混凝土墩柱爆炸损伤评估的P-I曲线,当遭遇爆炸时,只要确定爆炸的超压和冲量,就可以快速评估墩柱的损伤程度,可供桥墩的爆炸防护参考。

关键词：钢筋混凝土墩柱爆炸荷载模型爆炸试验爆炸数值模拟爆炸动力响应爆炸损伤评估等效单自由度方法压力—冲量曲线

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不同防护方式下钢筋混凝土墩柱的抗爆性能试验研究

不同防护方式下钢筋混凝土墩柱的抗爆性能试验研究

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作者：刘路东南大学

学位级别：硕士

近年来,恐怖袭击或意外爆炸事故频发,会引起整个交通系统中断;墩柱是桥梁结构中非常重要的受力构件之一,爆炸荷载下桥梁墩柱破坏往往会引起桥梁整体连续倒塌,因此,开展爆炸荷载作用下不同防护墩柱的试验研究具有重要的理论意义和实用价... 详细信息

近年来,恐怖袭击或意外爆炸事故频发,会引起整个交通系统中断;墩柱是桥梁结构中非常重要的受力构件之一,爆炸荷载下桥梁墩柱破坏往往会引起桥梁整体连续倒塌,因此,开展爆炸荷载作用下不同防护墩柱的试验研究具有重要的理论意义和实用价值。本文主要研究工作如下：(1)总结了爆炸荷载的主要类型以及爆炸荷载与结构的相互作用,统计了国内外爆炸荷载经验计算公式,并对冲击波进行了数值模拟的研究。(2)进行了8根大比例尺的钢筋混凝土墩柱采用钢板和CFRP防护后的爆炸现场试验研究,主要考虑了不同比例距离(药量)、不同钢管厚度、不同CFRP布层数等对墩柱防护后的抗爆性能影响,分别进行了非接触爆炸和接触爆炸试验。(3)考虑非接触爆炸和接触爆炸作用,进行了不同防护下钢筋混凝土墩柱爆炸荷载作用下动力响应的数值模拟,探讨了墩柱爆炸防护概念设计。主要研究结论如下：(1)近地爆炸时,冲击波在地面产生反射,冲击波在墩柱表面会产生绕射和反射;冲击波超压峰值和冲量随着比例距离的减小而增大;超压峰值和冲量在迎爆面最大,背爆面最小;超压峰值和冲量在墩柱高度上的分布为“勺”型分布,可以简化为梯形分布。(2)非接触爆炸荷载下,拟合得到的超压计算公式与经验公式基本相符,可供墩柱爆炸防护设计参考;防护后墩柱的刚度大于未防护墩柱的刚度;防护后墩柱受到的内力小于未防护的墩柱;小药量爆炸时,墩柱首先产生弯曲变形,大药量爆炸时,墩柱柱底剪切破坏,主要受到冲量的作用。(3)接触爆炸荷载下,墩柱产生局部冲剪与侵蚀破坏;钢管防护与CFRP防护能有效地提高钢筋混凝土墩柱的抗爆性能,且钢管对墩柱的防护效果更佳。(4)建立的爆炸非线性有限元模型能够有效地预测不同防护方式下钢筋混凝土墩柱非接触爆炸和接触爆炸下的动力性能,数值模拟与试验结果基本吻合,可用于防护墩柱的抗爆分析。(5)依据墩柱的局部破坏和整体破坏,提出了钢筋混凝土墩柱的抗爆防护概念设计建议;依据墩柱的弯曲破坏和剪切破坏,提出了钢筋混凝土墩柱的抗爆防护构造设计建议;可供实桥墩柱防护设计参考。

关键词：爆炸荷载模型钢筋混凝土墩柱钢管防护 CFRP防护爆炸试验研究爆炸数值模拟非接触爆炸接触爆炸抗爆防护设计建议

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土壤混凝土分层介质中爆炸的数值模拟

土壤混凝土分层介质中爆炸的数值模拟

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作者：李小雷国防科学技术大学

学位级别：硕士

本文首先利用分离式Hopkinson压杆实验技术测定了土在低应变率下的本构关系,为以后进行较高应变率下的研究提供了参考;后面着重利用三维显式非线性有限元动力分析软件LS-DYNA3D对土壤混凝土介质中的爆炸进行了数值模拟,采用土壤混凝土... 详细信息

本文首先利用分离式Hopkinson压杆实验技术测定了土在低应变率下的本构关系,为以后进行较高应变率下的研究提供了参考;后面着重利用三维显式非线性有限元动力分析软件LS-DYNA3D对土壤混凝土介质中的爆炸进行了数值模拟,采用土壤混凝土分层介质模型,完成了不同装药位置、不同缩比模型的混凝土模型中爆炸威力的数值模拟,测定了不同情况下的压力曲线及典型位置的质点位移、速度、加速度和压力,得出了混凝土靶在各种不同爆炸条件下的破坏情况,为理论研究和工程设计提供了数据参考。

关键词： Hopkinson压杆土壤 LS-DYNA3D 混凝土爆炸数值模拟

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粮食粉尘爆炸的研究与预防

粮食粉尘爆炸的研究与预防

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作者：齐志高刘锦瑜钟圣俊李堑王锋范磊党君祥李刚孙莉国家粮食储备局郑州科学研究设计院

研究了主要(5种)粮食粉尘的爆炸和传播特性,对整个粉尘防爆技术的研究与开发以及粉尘防爆装置的研究,提供了技术基础;收集、研究了国内外有关粮食粉尘的防爆标准,危险场所分类等技术法规,提出了我国粮食行业粉尘危险区域划分的原则和方... 详细信息

标准号: hg06000584

研究了主要(5种)粮食粉尘的爆炸和传播特性,对整个粉尘防爆技术的研究与开发以及粉尘防爆装置的研究,提供了技术基础;收集、研究了国内外有关粮食粉尘的防爆标准,危险场所分类等技术法规,提出了我国粮食行业粉尘危险区域划分的原则和方法;结合国内外最新研究成果,首次在12立方米容器内进行了玉米淀粉粉尘爆炸数值模拟,建立了相关数学模型。为优化防爆设计提供依据;编制了粮食行业内首个粮食粉尘爆炸专家系统。该项目的研究成果具有明显的公益性,为我国粮食行业粉尘防爆管理和技术普及提供了方便快捷的工具,对我国粮食仓(厂)房的建设提供了粉尘爆炸防护的技术支持,对其他行业如治金、煤炭、纺织等具有同样的推广价值。

关键词：粮食粉尘防爆专家系统爆炸数值模拟危险区域划分

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