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以往的爆炸研究主要集中在军事工程方面,在进行大型民用建筑和工业建筑设计时,对于建筑物的抗爆性能考虑很少。而抗爆门作为人防工程、军事工程中的重要部件,是人员、设备进出的重要通道,对保护室内人员起到重要作用。我国的抗爆研究起步较晚,关于抗爆门设计方面的规范较少。因此,抗爆门的研究是有很大实用价值的。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对平板抗爆门在爆炸冲击荷载作用下的动力响应进行分析,以对其抗爆性能进行评估,为抗爆门设计提供依据。
针对梁板式钢抗爆门空腔降低其抗爆性能的问题,提出了将抗冲击性能良好的活性粉末混凝土(RPC)填充于钢抗爆门空腔,以提高其抗爆能力的方法。基于LS-DYNA有限元平台,对钢板-RPC抗爆门进行动态响应有限元模拟,并与试验数据进行对比,验证了模型的正确性。分析结果表明:钢板-RPC抗爆门抗爆能力明显优于钢抗爆门和钢板-混凝土抗爆门;增加钢板内肋数量、增大门扇钢板厚度能够显著减小抗爆门门扇中心位移;而钢板内肋厚度、RPC强度等级对抗爆门的动态响应影响相对较小。
基于分析结果,提出了不同抗爆等级下钢板-RPC抗爆门的设计建议,可供抗爆工程设计选用。 借助多孔金属材料良好的吸能特性,设计一种新型内置复合泡沫铝抗爆门防护结构。为考察其动力响应,基于LS-DYNA有限元程序,对比了钢制抗爆门和内置复合泡沫铝芯层两类抗爆门在相同 TNT当量爆炸荷载作用下,结构正面有效应力、背面中心位移—时程及结构能量分布等动力响应特性,数值模拟表明:内置复合泡沫铝抗爆门主要通过芯层复合泡沫铝吸收冲击波压缩作用产生的能量,与钢制抗爆门相比,其应力场分布更为均匀,迎爆面峰值应力降低了35%,结构背面板大变形减小了50%,有效提高了结构在爆炸冲击波作用下的承载能力和变形能力。