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中的(g)和局部放大图可知，由于安全壳的混凝土的应变已经超过了混凝土极限应变，所以 安全壳的穹顶已经出现裂纹，数值模拟中的结构单元已被删除，这表明安全壳的密封功能受 到损害，安全壳功能已经失效。 135 Fig.4 比例距离为0.778m/kg1/3 时安全壳混凝土内壁在内爆条件下的压力变化过程 Fig.4 Pressure time history of shock wave acting on containment wall under scale distance of Z=0.778m/kg1/3 图5 是安全壳上不同位置点的冲击波压力时程曲线。由图5 可知，冲击荷载迅速增大 到峰值压力，之后很快衰减到下来。安全壳穹顶的单元的冲击波压力最大，沿着安全壳向下 140 的内壁单元的冲击波压力也逐渐减小，这是由于穹顶的距离爆源最近，爆炸冲击波最先到达， 衰减的能量最小。 图6 是安全壳内壁的压力时程曲线。由图6 可知，安全壳在爆炸冲击荷载的作用下，安 全壳的内壁的压力变化很大，处于拉、压交替作用的振荡过程，A、B、C、D 点从形状、持 续时间、周期都非常类似。随着时间的增加，冲击波与内壁发生碰撞时形成反射波，内壁的 145 Fig.5 安全壳内爆炸冲击波压力时程曲线 Fig.6 安全壳混凝土的内壁压力时程曲线 Fig.5 Pressure time history of containment under Fig.6 Time history curves of pressure of internal blast loading containment wall 150 Fig.7 安全壳内壁最大主应力时间变化曲线 Fig.8 安全壳内壁的位移时间变化曲线 Fig.7 Time-history curves of maximum Fig.8 Time-history curves of displacement principle stress of containment wall of the containment wall 压力出现多个峰值，这反映了冲击波经过多次反射后的汇聚和加强作用。单元A 的拉 155 力最大，其最大的拉力为58.2MPa，超过了混凝土的极限抗拉强度，结构退出弹性工作阶段， 穹顶出现裂纹，安全壳的密封功能受到损害这表明内壁上穹顶的压力最大。 图7 表示的是安全壳内壁上四点的应力随时间的变化曲线。最大主应力变化幅度较大， 且随着时间的推移，最大主应力出现了四个峰值应力，第4 个峰值应力大于第2、3 两个峰 值应力。这也是爆炸冲击波经过内壁的多次反射作用造成冲击波的加强。这也表明安全壳的 160 穹顶的应力最大，是安全壳结构中最薄弱的环节。通过观察安全壳内壁的位移时间曲线图8 可以得到如下的结论：安全壳穹顶的位移超过100 cm，这表明了在冲击波的强力冲击作用 下安全壳的穹顶结构已经破坏，单元失效并删除，这和图4 安全壳内壁的压力演化图所表示 的穹顶的结构已经破坏是一致的，类型于福岛核电站氢气爆炸造成的厂房破坏的结果是一样 的。 165 3 结论 本文运用非线性有限元动力学软件LS-DYNA，采用流体-结构耦合算法对钢筋混凝土安 全壳在内爆作用下的动力响应进行了数值模拟。结果表明，在比例距离为0.788m/kg1/3 的内 爆作用下，安全壳的穹顶是整体结构的薄弱环节，最易破坏。计算结果定性地反映了安全壳 在内爆作用下的力学行为，可以用来验证安全壳的可靠性，亦可用来为安全壳结构的设计提 170 供一定的理论依据。 [参考文献] (References) [1] Rebora, B., Zimmerman, T., Dynamic rupture analysis of reinforced concrete shells. Nucl. Eng. Des. 1976,37, 269-297. [2] Cervera, M., et al., Non-linear transient dynamic analysis of threedimensional structures. 175 In: Hinton, E. (Ed.), Numerical Methods and Software for Dynamic Analysis of Plates and Shells. Pineridge Press, Swansea, UK, 1987, pp. 320-504. [3] Crutzen, Y., Reynue, J., Vellafane, E., Impulsive loading on concrete structures. SMIRT 6, Paper J, 10/1, Paris, 1981. 180 [4] Cervera, M., et al., Non-linear transient dynamic analysis of threedimensional structures. In: Hinton, E. (Ed.), Numerical Methods and Software for Dynamic Analysis of Plates and Shells. Pineridge Press, Swansea, UK, 1987, pp. 320-504. [5] Abbas, H., Dynamic response of structures subjected to missile impact. Ph. D. Thesis. University of Roorkee, India, 1992. 185 [6] G.L. Rogers, Dynamics of Framed Structures, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1959. [7] Y.S. Tai et al., Dynamic response of a reinforced concrete slab subjected to air blast load, Theor. Appl. Fract. Mech.(2011),1-8. [8] W.E. Baker, Explosions in Air, University of Texas Press, Austin, TX, 1973. pp. 7-15. [8] W.E. Baker, Explosions in Air, University of Texas Press, Austin, TX, 1973. pp. 7-15. 190 [9] J. Henrych, The Dynamics of Explosion and its Use, Elsevier Scientific Publishing Company, 1979. [10] H.-T. Hu, Y.-H. Lin. Ultimate analysis of PWR prestressed concrete containment subjected to internal pressure, International Journal of Pressure Vessels and Piping 83 (2006), 161-167. [11] Xiaoli Bao, Bing Li. Residual strength of blast damaged reinforced concrete columns. International Journal of Impact Engineering 37 (2010) 295-308. 195 [12] 王天运，任辉启，张力军，刘云飞.常规装药侵彻预应力钢筋混凝土安全壳数值模拟[J].工程力学，2005, 22（5）126-130. [13] 王天运, 任辉启, 刘水江, 张力军, 申祖武.爆炸冲击波作用下核电站安全壳动力分析模型 [J].武汉理 工大学学报，2003,25（9）46-48. [14] 刘云飞，王天运，贺 锋，李振明.核反应堆预应力钢筋混凝土安全壳内爆炸数值分析[J],工程力学，2007, 200 24（8）168-172. [15] 申祖武等. 炸药触地爆炸后核电站安全壳基底振动响应分析[J],岩石力学.2009,30(8),2540-2544. [16] 赵春风，李晓杰，于娜. 滑移爆轰作用下飞板运动规律的特征线差分法研究[J]. 含能材料, 20(1): 57-61. 学术论文网Tag：代写硕士论文 代写论文 代写MBA论文 代写博士论文 |
