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大口径钢管变形与破坏效应的数值模拟

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作者:沧海钢管 来源:沧海钢管 点击数: 更新时间:2012年12月19 【字体:

Tags:螺旋钢管

外接触爆炸荷载作用下大口径钢管变形与破坏效应的数值模拟

金属圆管结构被广泛应用于工业中,作为运输管网来输送气体液体。而特别在天然气煤气石油等工业部门,受动态冲击载荷后圆管结构的破裂会带来灾难性破坏,因此金属圆管在动态载荷下的损伤断裂行为引起了力学家和材料学家的关注[1-2]。研究金属管道在爆炸及冲击载荷下的结构响应,目的在于系统、准确地描述出管道在这类载荷下的变形行为,为管道工程防护设计提供可靠的依据。针对金属构件(管道和平板)在冲击荷载下的破坏效应问题,Zhang[3]进行了内空圆柱壳受弹体侧向冲击第一作者纪冲男,博士,讲师,1981年生的理论与实验研究;沈晓军[4]研究了不同质量和速度的杀爆战斗部破片对厚壁钢管的冲击毁伤效应,建立了表面凹坑导致钢管失效的判据;Nurick等[5]对接触爆炸载荷作用下的钢板破坏进行了一系列实验研究,观测到了板的冲塞、凹陷、开裂和花瓣翻转等现象;Wierzbicki[6]运用能量原理并考虑了弯曲能和断裂能之间的耦合效应,研究了接触爆炸载荷下薄板的花瓣开裂变形;吉田隆[7]根据二战中舰船破损资料及实验结果,提出了接触爆炸下钢板破口半径的经验公式;王肖钧

基于动力有限元程序LS—DYNA及Lagrangian—Eulerian耦合方法,对大口径钢管在凝聚态炸药外接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行数值模拟,描述了管道的变形情况、破坏过程以及管道内部应力的发展过程,分析了炸药质量、管道壁厚等因素对钢管破坏效应的影响。并在相同的条件下进行了实验研究,计算结果与实验数据具有较好的一致性。研究表明,小质量炸药爆炸后在装药与钢管接触处产生凹坑、鼓包及层裂等破坏效应;而较大质量炸药爆炸后在其爆破部位发生剪切破坏产生类似弹丸的破片,破片具有较大的动能,能够击穿另一侧管壁。研究结果可应用于管道结构在接触爆炸作用下的毁伤或防护方面的预测,从而为管道的安全防护设计提供理论依据。

论文缩小图,如下:

发表人:李慧帅 18260945556   广西南宁沧海钢材有限公司

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