[發明專利]含阻尼柔性結構抗指數型爆炸荷載設計動力系數方法

有效

• 申請號: 202011299993.9
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112417559B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 耿少波;羅干;魏月娟;龔欣;鄭亮;李建軍
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 太原弘科專利代理事務所(普通合伙) 14118
• 代理人: 趙宏偉

本發明涉及一種含阻尼柔性結構抗指數型爆炸荷載設計動力系數方法，屬于抗爆設計技術領域，具體的柔性結構指的是：在指數型爆炸荷載作用真實時長t_i范圍內，結構振動位移未達到彈性振動位移的最大值，爆炸荷載卸載后，依靠慣性力在t_T時刻達到彈性位移最大值y_T后，結構振動變為塑性振動，在某一時刻t_m，達到了結構的彈塑性位移最大值y_m；根據爆炸對建筑結構的作用過程，將該過程分為彈性階段強迫振動、彈性階段自由振動和塑性階段自由振動三個階段；通過對上述不同的階段的計算，充分考慮結構類型、爆炸荷載的精準性及結構阻尼對爆炸荷載動力系數的影響，盡量使設計的建筑結構更符合實際，在降低成本的同時，滿足抗爆要求。

技術領域

本發明涉及一種含阻尼柔性結構抗指數型爆炸荷載設計動力系數方法，屬于抗爆設計技術領域。

背景技術

目前，現有的建筑物在進行抗爆設計時，均需要考慮抗爆結構構件的抗爆能力。常規爆炸施加在結構上的爆炸荷載作用時長t_i很短，我國及國外人防結構進行抗爆設計時，按等沖量線性荷載處理，進一步將該爆炸動荷載超壓峰值Δp_m與結構彈塑性階段抗力動力系數k_h相乘后，作為靜載進行結構抗爆設計數值。其中規范給出的動力系數k_h公式，未考慮結構阻尼和抗爆設計結構類型，對實際結構精準化設計缺乏有力支撐；規范簡化的等沖量線性衰減荷載等效作用時長也小于真實爆炸作用時長。如：耿少波,李洪,葛培杰.考慮躍遷的指數型炸藥空爆荷載等效靜載動力系數[J].爆炸與沖擊和2019,39(03):33-41；BAKER?WE.Explosion?hazards?and?evaluation[M].Amsterdam:Elsevier?ScientificPub.Co.1983.兩部文獻中，分別介紹了真實的空氣爆炸沖擊波衰減模式采用指數型函數描述將會使得計算結果更加準確。因此現有規范在進行結構抗爆設計時，設計偏保守，在部分應用環境中，偏保守的設計，將造成建設成本的增加。

發明內容

為解決現有技術存在的技術問題，本發明提供了一種含阻尼柔性結構抗指數型爆炸荷載設計動力系數方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為含阻尼柔性結構抗指數型爆炸荷載設計動力系數方法，所述的柔性結構指的是：在爆炸荷載作用真實時長t_i范圍內，結構振動位移未達到彈性振動位移的最大值，爆炸荷載卸載后，依靠慣性力在t_T時刻達到彈性位移最大值y_T后，結構振動變為塑性振動，在某一時刻t_m，達到了結構的彈塑性位移最大值y_m；

根據爆炸對建筑結構的作用過程，將該過程分為彈性階段強迫振動、彈性階段自由振動和塑性階段自由振動三個階段；

a、彈性階段強迫振動

在彈性階段且在荷載作用時長范圍0＜t≤t_i內，結構等效體系的動力方程為：

其中，t為柔性結構爆炸作用下的時間參數，t_i為爆炸荷載真實作用時長，M_e為彈性階段等效結構質量，C_e為彈性階段等效結構阻尼，K_e為彈性階段等效結構剛度，為柔性結構等效體系振動加速度，為柔性結構等效體系振動速度，y為柔性結構等效體系振動位移，ΔP_e(t)為柔性結構承受的隨時間t變化的爆炸動荷載，等效結構系數計算公式分別為：

其中，m為真實結構每延米質量，l為真實結構跨長，ξ為真實結構阻尼比，K為真實結構剛度，k_M為彈性階段質量變換系數，k_L為彈性階段荷載變換系數，指數型爆炸動荷載為：