基于简化爆炸荷载模型的石化控制室动力响应仿真研究

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石油化工厂中的石化气体在一定条件下发生泄漏扩散可能会导致蒸气云爆炸事故的发生,事故一旦发生将会造成难以预估的损失,尤其是石化控制室内是人员密集区域和控制中枢,必须要确保控制室的防爆达到要求。因此,石油化工控制室结构抗爆的研究至关重要。目前国内外对气云爆炸、化学爆炸、爆炸作用下构件的动力响应等研究较多,但是对石化控制室整体在蒸气爆炸作用下响应的研究较少。因此本文基于简化爆炸荷载模型的石化控制室动力响应进行仿真研究,以期对其抗爆防护提供一定的指导。本文基于TNT当量法等效气云爆炸荷载,采用ANSYS/LS-DYNA软件通过Conwep方法模拟爆炸荷载。采用分离式建模方法建立梁构件模型,分析了其在爆炸荷载作用下的动力响应特征,探讨了构件的响应规律和破坏模式并与现场野外实验作对比。结果表明:梁整体和局部的破坏形态基本吻合,梁跨中峰值位移误差是0.84%,残余位移误差是5.59%,证明了本课题模拟方法的准确性和可行性。采用整体式建模方法建立实例控制室的模型,对控制室整体的各构件进行响应分析。发现最不利构件为抗爆墙,抗爆墙的最不利部位是前墙,并得出前墙的响应规律是:横向上,前墙中部动态响应最大,端部最小,由前墙中心向两侧动态响应逐渐减小,这符合爆炸由点到面,由中间到两边的传播规律;纵向上,速度和位移响应从墙顶部到底部逐渐减小,平均压力和等效应力响应呈现中部大、两边小的现象。采取控制变量法对抗爆墙进行参数分析,分析其在不同工况下的响应,找出影响最大的参数为TNT当量和抗爆墙厚度,进行该参数与抗爆墙峰值响应的公式拟合,找出数学上的规律进而指导结构设计和抗爆防护。
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