【摘 要】
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爆炸能量在瞬间释放过程中,往往伴随着冲击波和大量破片产生,对人员、设备及建筑物等产生杀伤和破坏。防爆墙作为一种简单有效的防护措施受到了越来越广泛的关注,防爆墙破坏规律及防护效果研究一直是爆炸防护领域热点方向之一。为研究防爆墙破坏规律及防护效果,用墙体应变率率ε表示破坏效果,用防爆墙后的峰值压强P表示危险程度。以防爆墙后的峰值压强和墙体应变率为评价指标,以炸药量、防爆墙尺寸、防爆墙倾斜角度、爆距4个
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爆炸能量在瞬间释放过程中,往往伴随着冲击波和大量破片产生,对人员、设备及建筑物等产生杀伤和破坏。防爆墙作为一种简单有效的防护措施受到了越来越广泛的关注,防爆墙破坏规律及防护效果研究一直是爆炸防护领域热点方向之一。为研究防爆墙破坏规律及防护效果,用墙体应变率率ε表示破坏效果,用防爆墙后的峰值压强P表示危险程度。以防爆墙后的峰值压强和墙体应变率为评价指标,以炸药量、防爆墙尺寸、防爆墙倾斜角度、爆距4个因素为变量设计四因素四水平正交试验,利用AUTODYN软件进行TNT装药对防爆墙破坏规律及效果的数值模拟,并与试验结果进行对比,得到以下结论。(1)各因素对墙体破坏效果的贡献度为ε装药量>ε防爆墙倾斜角度>ε爆距>ε防爆墙尺寸。在防爆墙倾斜角度为90°时防爆墙破坏损伤都集中在墙体底部,随着防爆墙倾斜角度的减小,墙体的破坏损伤位置由集中在底部变为底部和炸药在墙体的投影处。在装药量为0.4075kg、防爆墙尺寸为4m×4m×0.4m、倾斜角度为90°、爆距为3m条件下,防爆墙破坏最小。(2)墙体边缘绕流包括侧部绕流和顶部绕流。各因素对侧部绕流压强的贡献度为P装药量>P爆距>P防爆墙尺寸>P防爆墙倾斜角度。对顶部绕流压强的贡献度为P装药量>P爆距=P防爆墙尺寸=P防爆墙倾斜角度。在装药量为0.4075kg、防爆墙尺寸为4m×4m×0.4m、倾斜角度为30°、爆距为4m条件下,墙体边缘绕流压强最小。(3)以贡献度分布为依据将墙后空间划分成6个区域,防爆墙后压强最大位置主要在墙后Ⅰ区。在Ⅰ区(0m<H<1.75m,0m<L<3.2m)四因素对墙后压强的贡献度为P防爆墙尺寸>P装药量>P防爆墙倾斜角度>P爆距。Ⅰ区的压强在装药量为0.4075kg、防爆墙尺寸为4m×4m×0.4m、倾斜角度为70°、爆距为1m或4m条件下取得最小值。(4)确定了防爆墙顶部绕流发生的主要位置为墙后高度1.75m以上的空间,绕流位置与其他位置的规律明显不同。(5)防爆墙后压强受墙体边缘绕流压强大小与绕流路径的共同影响。当墙体边缘绕流压强与墙后Ⅰ区(0m<H<1.75m,0m<L<3.2m)压强取得最小值时二者的倾斜角度并不相同,防爆墙的倾斜角度会影响墙体边缘的绕流路径,因此墙体边缘绕流压强的大小并不能直接决定墙后压强的大小。(6)综合考虑防爆墙墙体的吸能与破坏、保护空间的危险程度,确认当装药量越小、防爆墙尺寸为4m×4m×0.4m、倾斜角度为70°、爆距为4m时防爆墙防护性能最好。(7)本研究仿真结果与试验结果一致,证明了仿真试验结论的正确性。
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