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K8型单层球面网壳爆炸动力响应的简化计算方法研究

2018-03-28苏倩倩翟希梅哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨50090中冶建筑研究总院有限公司北京00088

振动与冲击 2018年5期
关键词:有限元变形分析

苏倩倩, 翟希梅(.哈尔滨工业大学 土木工程学院,哈尔滨 50090;2.中冶建筑研究总院有限公司,北京 00088)

网壳结构在爆炸荷载下受力复杂,且多作为大跨空间公共建筑,一旦因爆炸而破坏乃至倒塌,将带来重大的生命财产损失。因此,有必要对该类结构的爆炸动力响应展开相关研究,以确保网壳结构在重大灾害中的安全并尽可能减少灾后损失。目前针对网壳结构的动力响应及抗爆性能的研究多局限于有限元数值模拟,如马加路等[1]基于网壳在爆炸荷载作用下的破坏及倒塌情况,提出了安全距离的计算方法。Zhai等[2-3]分析了不同炸药点位置、支撑条件以及屋面板厚度等参数下网壳在偏心爆炸荷载下的动力响应,并得到了结构的四种响应模式。高轩能等[4]研究了不同参数对单层球面钢网壳在内爆作用下动力响应的影响规律,并对柱壳结构的压力场进行了分析。田力等[5]研究了地下隧道内爆炸冲击作用下双层柱面网壳的动力响应。可见,众多学者都对爆炸荷载作用下网壳的动力响应以及防爆泄爆机理展开较多研究,但相关网壳的试验和理论研究尚处于空白。

鉴于大跨网壳结构复杂、体型庞大,其数值计算耗时巨大,且国内外缺少网壳结构的爆炸试验结果可对目前的爆炸数值响应模拟结果进行验证。因此,本文希望在网壳结构爆炸响应计算方法上探索新的方向,并为结构爆炸动力响应分析提供有效理论依据。根据哈密顿原理,以拉格朗日方程为基础[6-7],本文提出了一种适用于K8型单层球面网壳在爆轰荷载作用下动力响应求解的理论分析模型,并通过MATLAB求解微分方程组,进而得到结构动力响应。……

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