建筑防恐安全结构抗爆分析.pdf

结构抗爆分析 内容提要 应力波分析 数值分析法 等效单自由度法 1 结构的抗爆动力分析 简化 由于荷载的不确定性，通常采用具有合理精度的近似动力 学分析方法，将结构和荷载在某种程度上理想化，甚至简 化为单自由度体系 弹塑性 由于荷载的一次性和短暂性，设计计算时，允许结构在荷 载作用消失后存在残余变形，而不影响以后的正常使用。 尤其因为爆炸荷载瞬时强度非常大，如果按弹性设计是很 不经济的，应该进行弹塑性动力分析。 结构的抗爆动力分析 塑性动力学的材料本构关系可以用两种方式考虑 将静载强度乘以一个考虑整体平均应变率效应的因子，应 用简单 把应变率效应考虑在本构关系内，在计算上较复杂 应力波的传播按小应变考虑，而结构动力响应有时 则需按大应变考虑 荷载-结构相互作用 作用于抗爆结构上的荷载通常与结构的变形和运动有关 2 结构的抗爆动力分析方法 理论分析法 利用弹塑性动力学、断裂力学、损伤力学、冲击动力学、 应力波理论和能量原理等基本理论对结构或构件进行分析 数值分析法-动力非线性理论 简化单自由度分析法 应力波分析 什么是应力波 应力波产生的原因 应力波的分类 应力波的入射与反射 应力波引起的破坏 应力波研究的发展趋势 3 什么是应力波 在可变形固体介质中机械扰动表现为质点速度的变化和 相应的应力、应变状态的变化。 应力、应变状态的变化以波的方式传播，称为应力波。 通常将扰动区域与未扰动区域的界面称为波阵面，波阵 面的传播速度称为波速。 应力波传播的基本条件是介质的可变形性和惯性。 应力波产生的原因(1) 当外载荷作用于可变形固体的局部表面时，一开始只有那些 直接受到外载荷作用的表面部份的介质质点因变形离开了初 始平衡位置。由于这部份介质质点与相邻介质质点发生了相 对运动，必然将受到相邻介质质点所给予的作用力（应力）， 同时也给相邻介质质点以反作用力，因而使它们离开平衡位 置而运动起来。由于介质质点的惯性，相邻介质质点的运动 将滞后于表面介质质点的运动。依此类推，外载荷在表面上 引起的扰动将在介质中逐渐由近及远传播出去。 4 应力波产生的原因(2) 对于一切具有惯性的可变形介质，当在应力波传过物体 所需的时间内外载荷发生显著变化的情况下，介质的运 动过程就总是一个应力波传播、反射和相互作用的过程， 这个过程的特点主要取决于材料的特性。 应力波研究主要集中在介质的非定常运动、动载荷对介 质产生的局部效应和早期效应以及载荷与介质的相互影 响，研究时需要考虑材料在高应变率下的动态力学性能 和静态力学性能的差别。 应力波的分类 弹性波：如果应力波中的应力小于介质的弹性极限，即 应力与应变呈线性关系时，介质中传播的是弹性波； 塑性波：如果应力波中的应力大于介质的弹性极限，即 应力与应变呈非线性关系时，介质中传播的是塑性波； 粘弹性波或粘弹塑性波：若介质为粘性介质，视应力是 否大于介质的弹性极限，将传播粘弹性波或粘弹塑性波。 弹性波传过后，介质的变形能够完全恢复，弹塑性波则 将引起介质的残余变形，粘弹性波和粘弹塑性波引起的 介质变形将有一时间滞后。 粘性效应的主要体现是波传播中的弥散现象(波速依赖 于频率)和吸收现象（波幅随传播距离而衰减）。 5 应力波的分类 按波阵面几何形状分: 平面波、柱面波、球面波等； 按质点速度