lsdyna模拟楼房爆破拆除
8层框架结构楼房爆破拆除后坐数值模拟
8层框架结构楼房爆破拆除后坐数值模拟田水龙;张程娇;黄雄;王立锋;杜刚【摘要】为了防止建(构)筑物拆除爆破时发生后坐现象,结合工程实例,利用ANSYS-LS-DYNA建立框架结构爆破倒塌的数值模型,其模拟结果与实际情况基本吻合,表明采用数值模拟方法预估楼房爆破后坐是可行的.以框架结构爆破后坐理论分析为指导,对影响框架结构后坐的毫秒延时时间进行数值模拟分析.结果表明,前后相邻段起爆时差一般控制250~500 ms为宜,且采用排分段、层同段顺序起爆产生的后坐距离相对排、层分段顺序起爆较大.因此,建议一般情况下,工程为确保倒塌反方向的建(构)筑物不被待拆结构倒塌产生的后坐所伤害,采用排、层分段的起爆方式控制后坐现象比较理想.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2019(025)001【总页数】6页(P13-18)【关键词】拆除爆破;数值分析;后坐距离;起爆顺序;延时时间【作者】田水龙;张程娇;黄雄;王立锋;杜刚【作者单位】中国葛洲坝集团易普力股份有限公司,重庆 401121;中国葛洲坝集团易普力股份有限公司,重庆 401121;中国葛洲坝集团易普力股份有限公司,重庆401121;中国葛洲坝集团易普力股份有限公司,重庆 401121;中国葛洲坝集团易普力股份有限公司,重庆 401121【正文语种】中文【中图分类】TD235.4随着我国城市化发展的快速推进,有很多建(构)筑物需进行拆除,因此爆破拆除技术被广泛采用[1-3]。
众所周知,城市的建(构)筑物周围空间越来越狭窄,使得施工环境极为复杂[4-5],周围有限的空间仅仅只满足结构的倒塌,以及其废墟的堆积。
待拆建筑周围的空间有的仅为数米,有的乃至缝隙之隔。
为了保护待拆建(构)筑物反方向建筑物的安全,对于建(构)筑物爆破拆除后坐的影响进行研究,已成为现代工程爆破行业亟需研究的热点课题之一[6-7]。
本文介绍了基于建(构)筑物爆破切口高度及后排立柱爆高的优化[8],框架结构爆破后坐问题数值模拟研究的过程,以期为后期建(构)筑物爆破后坐的控制提供理论上的支持。
基于分离式共节点模型的建筑物定向倾倒切口数值模拟研究
基于分离式共节点模型的建筑物定向倾倒切口数值模拟研究徐再楼【摘要】利用有限元Ansys/ls-dyna对建筑结构爆破拆除的定向倒塌进行模拟,利用分离式共节点模型对抚顺大酒店的爆破拆除进行数值模拟,通过对单根柱子的数值模拟进行研究,然后初步分析分离式共节点模型存在的问题,在大量数值模拟实验的基础上,找出钢筋失效应变的修正系数范围,就这种现象提出了三种可能.同时,基于重心失稳理论和经验公式理论,选取了多个切口高度进行定向倾倒研究,通过选取不同的切口高度进行大量的数值模拟实验,在数值计算结果分析的基础上,得出"楼坚强"形成的主要原因是切口高度不够的结论.%The finite element Ansys/ls-dyna is used to simulate the directional collapse of building structure blasting demoli-tion. The separated common-node model is used to perform the numerical simulation of Fushun Hotel blasting demolition. The nu-merical simulation of simple root is studied. And then the problems existing in separated common-node model are analyzed in preliminary. On the basis of plenty of numerical simulation experiments,the range of correction factor of the rebar failure strain is found out,and three possibilities for this phenomenon are proposed. On the basis of barycenter unstability theory and empiri-cal formula,the heights of multiple incisions are selected to research the directional collapse. The heights of different incisions are selected to perform the massive numerical simulation experiments. On the basis of the analysis of numerical calculation re-sult,it is concluded that the main reason of the erect building is the insufficient incision height.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)021【总页数】4页(P137-140)【关键词】爆破拆除;定向倾倒;切口参量;数值模拟;分离式共节点模型【作者】徐再楼【作者单位】南京理工大学,江苏南京 210094【正文语种】中文【中图分类】TN98-34;TM417随着爆破拆除技术在建筑拆除工程中的广泛应用,爆破拆除技术日渐成熟[1]。
高耸钢混结构造粒塔的定向爆破拆除设计及分离式共节点模拟研究
Design of Directional Blasting Demolition and Simulation Study on Separate
Common Nodes of a Tall Granulation Tower with Reinforced Concrete Structure
to be demolished for blasting ( Unit: m)
1. 2 工程结构
造粒塔为圆柱形的框架结构( 图 2) ꎮ 左侧为长
方体楼梯和电梯间ꎬ典型的异型建( 构) 筑物ꎮ 筒身
采用 C35 混凝土浇筑ꎬ总高 85. 8 mꎬ外径 ϕ1 = 18 mꎬ
内径 ϕ2 = 17 mꎬ塔身底部周长约 56. 5 mꎮ 左侧楼梯
three ̄dimensional finite element model of the separated common node of the granulation tower for simulation calculation to
verify the feasibility of the blasting design scheme. The results show that the selected blasting technical parameters are
第 53 卷 第 1 期 爆 破 器 材 Vol. 53 No. 1
2024 年 2 月
Explosive Materials Feb. 2024
后ꎬ得出 L = 33. 9 mꎮ
切口高度
H p ≥(
按照式(2) 计算ꎬ造粒塔的切口高度 H p = 3. 0
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混凝土爆破试验及数值模拟
混凝土爆破试验及数值模拟张志华;刘磊;王亚;何宇翔;秦浩【摘要】混凝土的抗损坏性影响到建筑物在使用过程中的安全性.为了探明混凝土的爆破特性,对不同强度的三组混凝土进行爆破试验,分析它们的爆破效果.使用ANSYS/LS-DYNA有限元程序模拟混凝土爆破.结合实验碎片的分布和数值模拟得到的爆炸应力波传播规律,得到分析结果:混凝土强度越高,其抗损坏性越高.水泥的配比增加,混凝土内部黏性提高,应力传播衰减率增强,最终导致混凝土的抗损坏性加强.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2018(027)006【总页数】4页(P34-37)【关键词】混凝土;碎块分布函数;抗损坏性;爆破;LS-DYNA【作者】张志华;刘磊;王亚;何宇翔;秦浩【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TD235.4+6;TD235.4+7混凝土构筑物在工业建筑物、人防工程及道路工程中已得到充分利用,其抗损坏性是衡量防御工事是否有成效的指标,但在爆破拆除中,爆破效果的好坏关系到工程成本,而爆破碎块的情况反映爆破效果〔1〕,因此可以根据爆破效果的好坏来判断混凝土的抗损坏性。
爆破过程是一个复杂的动态过程,本文利用ANSYS/LS-DYNA动态有限元法〔2-4〕对不同强度的混凝土试件进行数值模拟,分析爆炸应力波在混凝土试件中的传播规律,得到应力与时间的关系,对比现场实验,分析混凝土的抗损坏性。
1 试验研究1.1 方案设计通过对不同等级的混凝土试件(标号为分别为C25、C35、C45)进行爆破试验,对爆破后的碎块尺寸、数量、质量进行统计分析,由爆破效果得到混凝土试件的抗破坏性的特点以及影响因素,为数值模拟研究提供必要的试验数据。
高层楼房爆破拆除模拟研究与实践应用
0引言城市用地日益紧张,同时又受城区狭窄场地、施工进度、人员财产安全等影响,使得爆破拆除技术在城区建筑改造重建工程中越来越常见。
得益于计算机技术的更新迭代,建(构)筑物的爆破拆除技术有了快速的发展,到如今已经形成较为完备的工程科学技术体系[1-2]。
通过数值仿真模拟建(构)筑物的倒塌过程及形态已经有较多的研究[3-7],本文基于前人的研究,采用双向微折叠爆破拆除技术,运用底层卸载减振方法,使用ANSYS/LS.DYNA 软件对高层建筑物破坏过程和触地振动进行了研究,与实际监测数据进行比对,验证双向微折叠爆破拆除技术在工程爆破中的效应,优化施工方案,以期研究成果能够对类似的爆破拆除工程提供一定的借鉴。
1爆破原理及方法1.1拆除原理一般来说,建(构)筑物的爆破拆除是根据设计思路来反向考虑的,即通过破坏柱、梁、楼板等主要称重支撑构件,打破结构的受力稳定平衡,使其在重力的作用下失稳倒塌解体。
爆破切口形成之后,切口处剩余结构要能够在短时间内支撑上部结构;同时,在重力形成的倾覆力矩作用下,支撑上部结构绕切口处支点转动。
撑住和转动几乎是同时发生的,只有当建筑物转动并产生一定的能量之后,才能够发生碰撞破碎和触地解体。
所以,爆破切口的形式对于爆破拆除的倒塌方向和效果至关重要,对爆破切口的形式也有一定的要求[8]。
1.2双向微折叠爆破拆除技术双向微折叠爆破拆除技术属于折叠倒塌形式的一种特殊形式,主要是根据某些特殊的拆除爆破工程实践所设计的一种切口形式。
结构开设上下两个切口,切口形式可以根据工程实际分别设计,上部切口开口朝向与主倒塌方向相反,率先起爆,用来控制地面振动、触地冲击距离等,降低对狭小场地的要求;下部切口开口朝向为主倒塌方向,结合场地环境设计,保证主体结构解体破坏。
它的原理基于以下步骤:①结构分析:在进行拆除前,对建筑物或结构物进行仔细分析,确定其内部的构造和强度分布,包括建筑物的材料类型、支撑结构、强度等方面的详细信息。
爆炸作用下混凝土板破坏数值模拟
第 59卷 第 4期
有 色 金 属 (矿山部分 )
2007年 7月
爆炸作用下混凝土板破坏数值模拟
1 模型建立与参数确定
1. 1 物理模型 板状结构介质采用混凝土板 ,模型由炸药 、密实
张 猛 硕士 河北唐山 063009
土层 、空气层和混凝土板 4部分组成 。其中炸药 、土 和空气 3种材料采用欧拉 ( Euler)网格建模 ,单元使 用多物质 ALE算法 ,允许在同一个网格中包含多种 物质 。混凝土板采用拉格朗日 (Lagrange) 网格建 模 ,混凝土板与空气和土介质间采用耦合算法 。将 混凝土板 、药包 、空气层 、土介质视为标准的理想体 介质 ,其性质是具有各向同性的连续性均匀介质 。 在整个分析过程中忽略土的重力作用 ,假设爆轰产 物的膨胀是绝热过程 。
工程爆破中 ,经常遇到的混凝土地面 、地坪及池 壁的爆破 ,大多数属于薄板破坏问题 。目前 ,对钢筋 混凝土板 、素混凝土板 、冻土层和冰层等板状结构介 质的爆破 ,常利用放置在波阻抗较小的约束介质中 的炸药包的爆炸能量爆破邻近的高阻抗介质 ,即通 过埋置于某种约束介质的药包的爆炸能量以达到破 坏另一种介质为目的的爆破方法 。该类型爆破在实 际工程中有着广泛的应用 。如拆除大面积的混凝土 地坪 、底板等薄壁结构 ,飞机场跑道等 。在我国北 方 ,在冻土层上施工时 ,往往需要首先进行冻土层的 爆破 。我国黄河流域的上游地区 ,由于冬季气候寒 冷 ,黄河水封冻 ,而到次年春天的黄河解冻期间 ,为 了防止形成冰墙而导致黄河水泛滥 ,经常要采取爆 破冰层来疏通河道 。在城市爆破拆除中 ,也经常采 用该类型爆破方法拆除薄壁结构建筑物 。
应用LS-DYNA进行拆除爆破数值模拟论述
应用LS-DYNA进行拆除爆破数值模拟论述摘要:在建筑物拆除爆破领域应用计算机数值模拟技术,不但可以了解建筑物爆破之后的结果,而且可以实现爆破过程的可视化,从而细致地分析建筑物爆破过程的发展规律。
同时,将模拟结果中反映的信息对已完成的爆破设计方案予以反馈,为优化建筑物拆除爆破设计提供依据,如此可以有效减少甚至避免爆破事故的发生,因而数值模拟技术在建筑物拆除爆破领域中具有重要的工程应用价值。
本文介绍了应用LS-DYNA进行拆除爆破数值模拟并详细论述了其应用的整体流程:ANSYS前处理,k文件的修改及运算,LS-PrePost后处理。
并基于LS-DYNA在拆除爆破领域的应用现状对拆除爆破数值模拟技术的进一步发展进行了展望。
关键词:拆除爆破;数值模拟;LS-DYNA引言在城市改建、改造过程中,拆除爆破凭借速度快、效率高的特点受到重视,并在拆除市场占据重要的位置。
在国内,建筑物,尤其是高层建筑物的拆除,采用的主要是爆破技术。
面对日益增长的市场需求量,城市拆除爆破技术的工程实践的安全性及其相关理论研究越来越受到人们的重视。
目前,拆除爆破的相关理论研究进展还不能满足工程实践的需要,主要因为工程结构体量大、体系复杂、爆破有害效应预测与控制困难,拆除爆破工作具有高度复杂性。
近年来,数值计算研究和计算机技术两者都得到了长足的发展,将两者结合的计算机数值模拟技术在科研领域和工程领域都得到广泛应用。
在建筑物拆除爆破领域中,计算机数值模拟技术也逐渐得到应用,数值模拟所得结果不仅使得爆破工程各方参与人员在爆破伊始就可以了解建筑物爆破之后的爆堆形态、前冲距离等其他重要控制参数,而且使得爆破过程可视化,从而反复研究建筑物的爆破规律。
同时,将模拟结果中反映的信息对已完成的爆破设计方案予以反馈,为优化建筑物拆除爆破设计提供依据,如此可以有效减少甚至避免爆破事故的发生,因而数值模拟技术在建筑物拆除爆破领域中具有重要的工程应用价值。
框架结构楼房爆破拆除倒塌过程模拟
广泛, 但拆 除爆破 理论发 展落后 于实 践 , 爆破 拆 除设 计 仍 以经 验公式 为主 ; 同时 , 除对象 的结 构及其 所 拆
处 的环境 日趋复 杂 , 方 面 对拆 除 爆破 的要 求 也 愈 各
来 愈高 , 因此爆破 拆除必 须 向精 确化 、 可控 化方 向发 展 。计算 机技术 的进步 为解决 复杂 的工程 问题开 辟 了新 的途 径 , 计算 机 辅助 工程 ( AE 已在 工程 领 域 C ) 崭 露头角并 发挥 着越 来 越重 要 的作 用 , 拆 除 爆破 在 领域 同样 可以采用 C AE方法 进行辅 助设计 。 目前 , 除爆 破数 值分 析 的方 法 主 要有 离散 元 拆
倾斜砖烟囱定向爆破拆除与数值模拟分析
倾斜砖烟囱定向爆破拆除与数值模拟分析徐园园;段卫东;白杨;蒋培;黄小武【摘要】某砖厂有一座60 m 高砖烟囱,使用时间较长局部发生风化,且烟囱整体倾斜5°。
针对风化倾斜砖结构烟囱的实际情况,以及复杂的现场环境,通过LS-DYNA 有限元软件对设计的三组参数进行了模拟分析。
结合模拟结果与工程实践经验,采用正梯形长12 m 高2.8 m 的爆破切口、爆破切口设计在倾斜方向、倾倒方向与倾斜方向重合等参数的选择使爆破拆除方案达到了最优化。
将切口设计在倾斜方向、人工修正定向窗、利用烟囱倾斜等措施,确保了烟囱按照预定方向倒塌。
%An old chimney needed demolition,which was 60 meters high and partly weathered and inclined 5°. According to the characteristics of the chimney and the complicated surroundings,the parameters were simulated and discussed by LS-DYNA finite element software. Combined with the practical experience and numerical simulation re-sults,the optimal parameters were designed as 12 m long and 2. 8 m high trapezoid blasting cut,blasting cut designed in the oblique direction,dumped direction coincides with the oblique direction and some other methods. Finally,the chimney collapsed in a predetermined direction successfully.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P111-115)【关键词】定向拆除爆破;数值模拟;LS-DYNA;最优化【作者】徐园园;段卫东;白杨;蒋培;黄小武【作者单位】武汉科技大学理学院,武汉 430065;武汉科技大学理学院,武汉430065;武汉科技大学理学院,武汉 430065;武汉科技大学理学院,武汉430065;武汉科技大学理学院,武汉 430065【正文语种】中文【中图分类】TU746.5倾斜砖烟囱定向爆破拆除与数值模拟分析徐园园,段卫东,白杨,蒋培,黄小武(武汉科技大学理学院,武汉430065)摘要:某砖厂有一座60m高砖烟囱,使用时间较长局部发生风化,且烟囱整体倾斜5°。
基于数值模拟的铁四院前大楼拆除爆破方案优化
基于数值模拟的铁四院前大楼拆除爆破方案优化蒙云琪;倪明亮;操鹏;王宇;李小贝;孙金山;张兆龙【摘要】爆破拆除的铁四院前大楼为砖混外套框架的"楼包楼"特殊结构,周边环境复杂.为确定合理的爆破拆除方案和爆破参数,控制其倒塌姿态和爆堆范围,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立分离式耦合模型,对多个拆除爆破方案进行模拟分析,确定了单向折叠爆破方案,并对折叠爆破方案中的切口起爆时差,立柱破坏部位,立柱爆高等参数进行优化,其中上下切口起爆时差调整为1020 ms,中间与两侧时差为880 ms,后排支撑区立柱实施松动爆破,同时提高上切口立柱爆破高度.采用优化方案,建筑物被成功爆破,结构折叠形态明显,爆破效果理想.实际爆破结果表明,爆破切口的形成和闭合、结构倒塌过程、塌落范围与形态等与模拟结果基本一致.%The building demolition in TieSiYuan was very special,with a frame structure hugged a masonry-con-crete structure and complex surrounding.In order to design a reasonable blasting demolition plan and appropriate blasting parameters to control the collapse posture and the extent of fragments,a separated coupling model was estab-lished to simulate different blasting demolition schemes by using ANSYS/LS-DYNA finite element pa-ring the simulation results of two original plans,the unidirectional folded collapse model was adopted.The parameters of the plan were optimized,including the delay time of blasting cut,blasting part of columns,blasting height of the columns.The time difference between the upper and lower incisions was adjusted to 1020 ms,the time difference be-tween the middle and the two sides was 880 ms,and the column of rear support area was carried out with loose blas-ting.Meanwhile,the blastingheight of the column in the upper incision was improved.With the optimization scheme, the building was successfully demolished,the structure was obviously folded.The actual blasting results are all con-sistent with the simulation results,including the formation and closure of blasting incision,the process of structural collapse,the scope and form of collapse and so on.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2018(035)001【总页数】9页(P96-103,160)【关键词】框架结构;爆破拆除;数值模拟;方案优化【作者】蒙云琪;倪明亮;操鹏;王宇;李小贝;孙金山;张兆龙【作者单位】中铁四院集团岩土工程有限责任公司,武汉430063;中国地质大学(武汉),武汉430074;中铁四院集团岩土工程有限责任公司,武汉430063;中国地质大学(武汉),武汉430074;中铁四院集团岩土工程有限责任公司,武汉430063;中国地质大学(武汉),武汉430074;中铁四院集团岩土工程有限责任公司,武汉430063【正文语种】中文【中图分类】TU746.5拆除爆破广泛应用于城市建筑的拆除[1],其爆破方案的制定和参数设计是关系爆破成败的重要环节。
框架结构楼房内爆法爆破拆除数值模拟研究
Construction &DesignForProject工程建设与设计1引言内爆法是利用少量的炸药对建筑物的承重结构造成一定的破坏,从而导致整个结构在重力的作用下完全倒塌的过程。
因此内爆法是一种较好的在拥挤城市中爆破拆除高楼等建筑物或构筑物的手段。
2研究内容及研究目标2.1研究目标建立一套切实可行的框架结构建筑物内爆法拆除设计数值模拟,为内爆法理论研究的突破开辟一条新的途径。
2.2主要研究内容1)框架结构内爆法拆除设计基本原理;2)框架结构建筑物爆破拆除数值模型;3)根据所建框架结构建筑物模型进行材料属性的修改,最后在K 文件里,修改材料转化的时间间隔,得到最优的间隔时间和起爆顺序;4)通过对不同爆破拆除方案数值模拟爆破倒塌效果的比较,得出框架结构建筑物内爆法拆除的最优方案。
3内爆法拆除理论内爆法的主要原理是:运用炸药拆除建筑物的一些主要梁和柱,预处理电梯井和楼梯,让被炸部分构件下落,把下面的建筑结构撞碎。
炸药只相当于楼房倒塌的催化剂,起作用的实际上是建筑物的重力,坍塌部分带动未坍塌部分下落。
实现一次内爆拆除,炸药对整个地板或墙壁的扭折、弯曲、倾倒有选择性破坏或改变结构支撑柱梁的作用。
3.1内爆法拆除方法首先是建筑物的结构物由超静定体系至临界状态;其次建筑物结构失稳达到临界状态体系到几何可变状态。
最后是结构全部或部分悬空后,以一定的速度向下坠落的过程。
3.2内爆法拆除倒塌机理3.2.1内爆法拆除结构物的主要作用机理1)扭折破坏机理,利用钢筋混凝土材料的抗拉抗扭性能弱的特点,位于底部的爆破拆除楼层由于采用微差起爆,按照从左到右或者从中间向两边的方式,结构承重构件逐渐减少且朝一个或几个方向集中,梁楼板等水平构件跨度逐渐加大而发生弯曲破坏。
2)破坏节点刚度,梁在竖向变形时导致承重构件不再保持竖直状态而是保持一定的倾角,从而大幅降低柱的承载能力。
3)冲击破坏机理。
一是结构间的碰撞。
二是结构与地面的碰撞。
基于MAT96本构模型的钢筋混凝土结构爆破拆除数值模拟
基于MAT96本构模型的钢筋混凝土结构爆破拆除数值模拟李清;杨阳;杨仁树;张迪;王茂源【摘要】采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,分析了基于MAT96本构模型的钢筋混凝土结构爆破拆除过程.混凝土实体单元的单轴压缩模拟试验表明,材料的峰值抗拉强度为2.4 MPa,抗压强度为30.0 MPa,无围压压缩强度约为拉伸强度的12倍;在三轴压缩模拟试验中,随着围压升高,混凝土的抗压强度显著增加、变形显著增大,其模拟结果与真实混凝土试验相近.基于MAT96本构关系的混凝土试件在拉伸模拟试验中呈现的是混凝土的劈裂破坏,而压缩呈现的是对角线破坏,类似于混凝土材料实验室破坏模式,验证了MAT96材料本构关系与混凝土吻合较好.结合整体式建模模拟钢筋混凝土结构爆破拆除倒塌过程,基于计算结果,分析了建筑物在倒塌过程中的前冲、后坐、鼓胀等问题,并对整个倒塌过程做出了定量描述.通过与工程实践相对比,得知模拟结果较符合实际情况,对钢筋混凝土结构建筑物的拆除爆破工程具有指导意义.【期刊名称】《爆破器材》【年(卷),期】2015(044)001【总页数】5页(P41-45)【关键词】爆炸力学;爆破拆除;数值模拟;钢筋混凝土结构;MAT96【作者】李清;杨阳;杨仁树;张迪;王茂源【作者单位】中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083;中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083;中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083;中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083;中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TU746.5;TD235.37最近的统计资料显示高楼拆除越来越集中于城市人口密集区,这就对爆破拆除的精确性、安全性和可控性提出了更高的要求[1],然而拆除爆破比一般的爆破技术复杂得多,除了要遵循普通爆轰机理、介质破坏机理外,还要分析结构倒塌机制、倒塌过程中复杂的动力学原理以及各种有害效应产生的原因和控制措施,要想在理论上把这些因素完全分析清楚是非常困难的,但科研工作者们在工程实践和理论研究过程中发现,如果能在爆破前通过计算机仿真的方法模拟建(构)筑物的倒塌过程,并给出建(构)筑物倒塌数据的定量范围,将对爆破工程的实施有重要的指导意义[2]。
剪力墙结构高层住宅楼爆破拆除数值模拟研究
剪力墙结构高层住宅楼爆破拆除数值模拟研究欧阳天云;马建军;池恩安;钟冬望【摘要】剪力墙结构是高层建筑的主要形式之一,此类结构整体刚度大,在实际爆破拆除中需要布置的炮孔多且爆破网路复杂,对爆破拆除提出很高要求.茅台三栋高层住宅楼均为钢筋混凝土剪力墙结构,采用单向双折叠倒塌以及多段延时起爆技术,为预测分析其倒塌效果,利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序建立三栋楼的分离式共节点模型,对爆破拆除倒塌过程进行数值模拟.由数值模拟效果与实际爆破效果的对比分析中得出:分离式共节点模型可以准确展现结构倒塌过程中的旋转形态以及承重部位混凝土的破碎失效过程,模拟的爆堆范围与形态与实际的爆破效果也非常吻合.可见基于分离式共节点模型的数值模拟方法对于预测建筑物的爆破拆除过程及分析其效果有很好的借鉴指导意义,具有显著的工程应用价值.%Shear wall is one of the main forms of building and its stiffness is strong.As the blasting holes placed in the practical blasting demolition are ample and complicated,a high standard for the work of the explosive demoli-tion is required.Three buildings in Maotai are the shear walls consisted of the steel reinforced concrete.To predicate and analyse the collapsing effects,the initiating techniques of double fold collapse are adopted in single direction.The finite element programs of ANSYS/LS-DYNA is used to establish a separated co-node model and carry out the nu-merical simulation of blasting demolition paring the simulations results with the practical blasting activi-ty,it is analyzed that,separated node models can precisely show the rotating form in structural collapse and crushing failure of the bearing concrete.Also,the scope and formation of the blast heap inthis simulation coincide with the practical blasting effects.From the above,the numerical simulation methods based on the separated co-node modes are useful for predicating the structure demolition and analyzing its effects.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2018(035)001【总页数】6页(P104-108,129)【关键词】剪力墙;爆破拆除;多段延时起爆;分离式共节点;数值模拟【作者】欧阳天云;马建军;池恩安;钟冬望【作者单位】武汉科技大学理学院,武汉430081;贵州新联爆破工程集团有限公司,贵阳550000;武汉科技大学理学院,武汉430081;武汉科技大学理学院,武汉430081;贵州新联爆破工程集团有限公司,贵阳550000;武汉科技大学理学院,武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TU746.5作为现代爆破技术的分支,建筑结构爆破拆除技术在国民经济建设中发挥了重要作用。
框架剪力墙结构的定向爆破倒塌过程
框架剪力墙结构的定向爆破倒塌过程言志信;刘培林;叶振辉【摘要】With the help of ANSYS/LS-DYNA finite element software, the directional blasting collapse process of a certain high frame-shear wall structure was numerically simulated by using the integral model and common node separate model. And the numerically simulated results were compared with the actual project. Comparisons show that the simulated results by using the common node separate model are in better agreement with the actual project. In addition, the numerically simulated results display that the collapse scope of the structure can be reduced by properly ascending the blasting cut of the structure. Finally, the stress-time curves of the steel and concrete elements indicate that the common node separate reinforced concrete model can correctly reflect the mechanical property differences between steel and concrete.%利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,分别采用整体式模型和共用节点分离式模型对某高层框架剪力墙结构的定向爆破拆除进行数值模拟.通过与实际工程的对比发现,分离式模型模拟的效果更贴近实际,模拟结果更准确;此外,待拆除结构的爆破切口适当上移,可以减少结构的倒塌范围;最后,分析了钢筋和混凝土单元的应力时程曲线,指出共用结点分离式钢筋混凝土模型能很好地反映钢筋和混凝土材料的力学性能差异.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2011(031)006【总页数】6页(P647-652)【关键词】爆炸力学;定向爆破拆除;ANSYS/LS-DYNA;框剪结构;分离式模型【作者】言志信;刘培林;叶振辉【作者单位】兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,甘肃兰州730000;兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,甘肃兰州730000;兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】O389;TU746.5随着城市化进程的加快,在城市现代化改造工程中爆破拆除起着越来越重要的作用,城市复杂的建筑环境对爆破拆除提出了更高的要求。
爆破切口高度对框架结构后坐影响的数值分析
爆破切口高度对框架结构后坐影响的数值分析马建军;田水龙;钟冬望;王立锋;李伦【摘要】Under the guidance of theoretical analysis of blasting recoil of frame structure and mechanics princi-ple,it is proposed that the height of the blasting cut is too high to building collapse,and the reasonable blasting height of blasting demolition of frame structure is also bining with the project example and using AN-SYS/LS-DYNA,the numerical model of blasting collapse of frame structure is established,and the simulation results are in agreement with the actual situation,which proves that it is feasible to estimate the blasting recoil of building by numerical simulation method. Through the simulation and analysis of the directional blasting of a 12 story frame structure,it is proposed that the blasting of the frame structure building should have large overturning moment and small recoil,and the height of the blasting cut should be selected at half of the gravity center of the frame structure. In order to make the building blasting in a small way,the rear column should be also blasted,and the blasting height is only required to form a rotating hinge at the root of the rear column.Otherwise,the strength of the column root should be weakened to ensure that the building body forms a rotating hinge at the root of the column.In order to pre-vent recoil,a certain height and strength of soil slag can be heaped.%以框架结构爆破后坐理论分析为指导,根据力学原理,提出爆破切口高度太大不利于楼房倒塌,并导出了框架结构爆破拆除的合理爆高.结合工程实例,利用ANSYS/LS-DYNA建立框架结构爆破倒塌的数值模型,其模拟结果与实际情况基本吻合,表明采用数值模拟方法预估楼房爆破后坐是可行的;通过对12层框架结构定向爆破的模拟分析,提出框架结构楼房爆破,要倾覆力矩大,产生后坐小,爆破切口高度应选择在框架结构重心H0的1/2处;要使楼房爆破后坐小,后排立柱也要炸,爆高只需在后排立柱根部形成转动铰支即可;若后排立柱不炸,应削弱柱根强度,以确保楼体在柱根处形成转动铰支;为阻止楼房爆破时后坐,可在楼房后排立柱根部堆一定高度和强度土渣.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2018(035)001【总页数】7页(P116-122)【关键词】定向爆破;爆破切口高度;后柱;爆破后坐;数字模拟【作者】马建军;田水龙;钟冬望;王立锋;李伦【作者单位】武汉科技大学理学院,武汉430065;中铁港航-武科大爆破技术研究中心,武汉430065;武汉科技大学理学院,武汉430065;中铁港航-武科大爆破技术研究中心,武汉430065;武汉科技大学理学院,武汉430065;中铁港航-武科大爆破技术研究中心,武汉430065;武汉科技大学理学院,武汉430065;中铁港航-武科大爆破技术研究中心,武汉430065;武汉科技大学理学院,武汉430065;中铁港航-武科大爆破技术研究中心,武汉430065【正文语种】中文【中图分类】TD235.4对钢筋混凝土框架结构楼房实施定向爆破,楼体向事先确定的方向倾倒时,有时会出现在倒塌过程中整体向后滑移,这种现象称之为后坐[1]。
LS-DYNA在工程结构抗爆中的应用
一个有力的计算工具和理论基础。 # 结 语 #$ % &’() 程 序 在 处 理 爆 炸 荷 载 有 很 大 的 优 势, 它只需将炸药定义为炸药单元 ( ! 5)6 % 7897 % , 采用 #0@A0/@B 或 :CDBA 方法模 :;1#<$8=: % >?-() 拟炸药爆炸过程, 能够比较方便地确定结构内力和
!
前
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多物质流固耦合方法 采用流固耦合算法来描述爆炸过程。此时, 对
8! 7 9:;< 程 序 系 列 于 .564 年 由 美 国 劳 伦 斯 ・ 利弗莫尔国家研究所的 A ? B? C&))D%"EF 博士主持 开发并完成, 起初目的是为武器设计提供分析工具。 后经 .565, .5@., .5@0, .5@4, .5@6, .5@@ 年版本的功 能扩充和改进, 该程序已成为著名的非线性动力分 析软件, 在武器结构设计、 制造业、 军用和民用建筑 业等有着广泛的应用。 (大 8! 7 9:;< 程序是功能齐全的几何非线性 位移、 大转动和大应变) 、 材料非线性 ( .21 多种材料 动态模型) 和接触非线性 (-1 多种接触类型) 程序。 它以 8&+G&’+, 算法为主, 兼有 <8H 和 H%),G 算法; 以 显示求解为主, 兼有隐式求解功能; 以结构分析为 主, 兼有热分析、 流体 7 结构耦合功能; 以非线性动 力分析为主, 兼有静力分析功能 (如动力分析前的预 应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算) ; 军用和民 用相结合的通用结构分析非线性有限元程序
掷和坍落方向, 爆破公害等, 才能使拆除爆破工程获 得成功。 #$ % &’() 给爆破设计提供了一个有力的 计算工具, 它能较准确地模拟炸药爆炸对结构的破 坏。因此, 在 爆 破 设 计 中, #$ % &’() 有 着 重 要 用 途。 ! #$ " &’() 在工程结构抗爆设计中的应用 近几十年内, 国际社会有些动荡不安, 局部战争
8层受损砖混结构楼爆破拆除的数值模拟
8层受损砖混结构楼爆破拆除的数值模拟程良玉;吴建源;龙源【摘要】受损楼房在爆破拆除前由于其结构稳定性改变,对爆破拆除设计有重要影响.因此通过数值模拟手段进行倒塌过程仿真,对于方案的实施具有特别的指导意义.针对一栋8层受损砖混结构楼房的爆破拆除,运用Ansys/Ls-Dyna有限元分析软件,采用整体式模型,对该楼房倒塌过程进行了数值模拟.通过分析爆破倒塌过程,预测了爆破效果,为安全防护提供了有效建议;通过研究楼房顶部质点运动,分析了爆破切口预留支撑体强度对爆破效果的影响及地面受冲击情况.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2015(032)003【总页数】5页(P70-73,113)【关键词】砖混结构楼房;爆破拆除;数值模拟;倒塌过程【作者】程良玉;吴建源;龙源【作者单位】解放军理工大学,南京210007;解放军理工大学,南京210007;解放军理工大学,南京210007【正文语种】中文【中图分类】TU746.58层受损砖混结构楼爆破拆除的数值模拟程良玉,吴建源,龙源(解放军理工大学,南京210007)摘要:受损楼房在爆破拆除前由于其结构稳定性改变,对爆破拆除设计有重要影响。
因此通过数值模拟手段进行倒塌过程仿真,对于方案的实施具有特别的指导意义。
针对一栋8层受损砖混结构楼房的爆破拆除,运用Ansys/Ls-Dyna有限元分析软件,采用整体式模型,对该楼房倒塌过程进行了数值模拟。
通过分析爆破倒塌过程,预测了爆破效果,为安全防护提供了有效建议;通过研究楼房顶部质点运动,分析了爆破切口预留支撑体强度对爆破效果的影响及地面受冲击情况。
关键词:砖混结构楼房;爆破拆除;数值模拟;倒塌过程中图分类号: TU746.5文献标识码: A文章编号: 1001-487X(2015) 03-0070-04doi:10.3963/j.issn.1001-487X.2015.03.012收稿日期:2015-07-07作者简介:程良玉(1992-),男,江西赣州人,硕士研究生,主要从事兵器与爆破技术的研究,(E-mail)*****************。
基于ANSYS-LS-DYNA软件的配筋砌块墙体爆炸数值模拟共3篇
基于ANSYS-LS-DYNA软件的配筋砌块墙体爆炸数值模拟共3篇基于ANSYS/LS-DYNA软件的配筋砌块墙体爆炸数值模拟1一、砌块墙体介绍砌块墙体是建筑结构中相当普及的一种墙体结构,其由一定数量的砌块组成,具有优良的稳定性和承重性能。
砌块墙体一般由石材、砖块、混凝土制成,其中混凝土砌块墙体是目前应用最广泛的一种,其具有优良的吸能能力和持久性。
二、配筋砌块墙体概述配筋砌块墙体是在传统的砌块墙体基础上加入了钢筋骨架,从而提高其承载能力和抗震能力。
配筋砌块墙体一般按照“墙板+钢筋骨架+填充材料”三重结构进行设计,其填充材料一般采用轻质聚合物材料,并在填充过程中注入骨料混凝土,从而使得整个墙体结构更为牢固。
三、ANSYS/LS-DYNA软件介绍ANSYS/LS-DYNA是一款强大的数值分析软件,主要用于模拟爆炸、碰撞、冲击等高速动态过程中物体之间的相互作用,并可以预测物体的应力、应变、破坏等参数。
其广泛应用于航空航天、汽车工业、建筑结构设计等领域。
四、配筋砌块墙体爆炸数值模拟1. 引入模型将ANSYS/LS-DYNA软件中的配筋砌块墙体模型引入并进行重建,将其分为三层结构,即“墙板、钢筋骨架和填充材料”。
由于配筋砌块墙体的设计结构比较复杂,因此其重建过程需要精确计算每一层结构的参数,从而保证模拟结果的准确性。
2. 定义材料模型由于配筋砌块墙体具有复合材料的设计结构,因此需要对其各层结构分别定义不同的材料模型。
具体来说,墙板可以使用混凝土模型;钢筋骨架可以使用弹塑性模型;填充材料可以使用塑性模型。
3. 应用边界条件为了保证模拟过程的真实性和可靠性,需要给配筋砌块墙体应用初始边界条件。
一般来说,可将其放置在一个开放空间中,并使用一定数量的钢筋和混凝土材料进行支撑。
4. 进行数值模拟在进行数值模拟之前,需要设置好所使用的计算工具和计算条件,例如时间尺度、采样速率等。
在模拟过程中,将使用爆炸初始条件作为输入,此时可以使用ANSYS/LS-DYNA软件内部的动力学分析工具进行模拟分析。
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1概述
水平逐段解体法爆破方案主要应用于高宽比不 大, 且每层 C0 ( 能量相似常数, 即框架结构的势能和 解体框架破坏能量之比) > 1 的情况。具体实施为 按照一定的时间延期逐段炸毁 框架内的主要 支撑 柱, 使框架结构逐段解体坍塌[ 1] 。该方案的主要优 点是通过 2 次比较充分的解体, 第一次势能以突加 载荷形式转化成弯曲破坏能, 使框架各节点处产生 弯矩而解体破坏; 第二次为构件坍塌触地冲击而解 体。使框架整体得到理想的破坏效果, 从而解体后 各构件能充分满足尺寸的设计要求。
模型中相应的单元就/ 存在0( 或消亡) 。单元生死选 项就用于在这 种情况下杀死或重新激 活选择的单 元。可以在大多数静态和非线性瞬态分析中使用单 元生死功能[ 5] 。
要产生/ 单元死0的效果, ANSYS 程序并不是将 / 杀死0 的单元从模型中删除, 而是将其刚度( 或传 导,或其他分析特性) 矩阵乘以一个很小的因子 [ EST IF] 。因子缺省值为 1. 0E - 6, 也可以赋为其 他数值。死单元的单元载荷将为 0, 从而不对载荷 向量生效。同样, 死单元的质量, 阻尼, 比热和其他 类似效果也设为 0 值。死单元的质量和能量将不包 括在模型求解结果中。单元的应变在/ 杀死0的同时 也将设为 0[ 5] 。
ANSYS Simulation of the Blasting Process by Gradual Disintegration
CH EN Bao-x i n, DENG Mi , QIA N H u ( School of Resource and Environment Engineering, Wuhan Universit y of T echnology, Wuhan 430070, China)
[ 3] Hog gatt C R , Recht R F . J A ppl Phys, 1968, 39: 1856. [ 4] Seamsn L: ibid, 295. [ 5] 封加坡, 经福谦, 苏林祥. 对薄 壁柱壳 爆炸膨 胀断 裂过
程的研究[ J] . 高压物理学报, 1988, 2( 2) : 97~ 103. [ 6] 邵丙璜, 张 凯. 爆炸焊 接原 理及 其工程 应用 [ M ] . 大
4 计算结果和分析
1) 变形图显示载荷子步间构件、单元变形情况, 包括 变形 前和 变形 后的 形状。 由于篇 幅, 仅给 出 substep= 2 和 substep= 13 时的变形图。
2) 求解过程中, 在 270 ms 时刻, 求解中断, 根据
有限元分析理论及 ANSYS 求解判 断准则, 在爆破 切口形成后 270 ms 时刻构件之间出现第一次脱离, 整个结构由几何稳定体系转变成不稳定体系, 构件 开始独立运动。
在大型有限元软件 ANSYS 中, 专门建立了面 向混凝土、岩 石材料的 单元 ) ) ) SOL ID65 单元, 在 三维 8 节点等参元 SOL ID45 的基础上, 增加了针对 混凝土的材性参数和组合式钢筋模型。它不但可以
模拟混凝土材料特有的开裂、压碎等力学现象, 而且 预先定义好了 混凝土的破坏准则[ 2] 。Solid65 单元 本身包括 2 部分: 一是和普通的 8 节点空间实体单 元 Solid45 相同的实体单元模型, 并加入了 WillamWarnke5 参数破坏准则。二是由弥散钢筋组成的整 体式模型, 它可以在三维空间的不同方向分别设定 钢筋的位置、角度及配筋率等参数[ 2] 。此单元模型
所谓整体式模型是将钢筋弥散于整个单元中, 并把单元视为连续均匀材料, 由虚功原理得出的关
Q 系式[ 4] : [ k ] = [ B ] T [ D ] [ B] d V 来求单元刚度 V
矩阵。弹性 矩阵 [ D ] 由 2 部分 组成, 即 [ D ] = [ D c] + [ D s] , 式中, [ D c] 、[ D s] 分别为混凝土、钢 筋的应力应变矩阵, [ Dc] 在开裂前可按各 向同性 的一般均质体计算。
在爆破拆除的工程实践中, 人们使用炸药先炸 毁结构的某些部分, 使之失去或减弱承载能力, 促使 整体结构在自重作用下失稳而按预定方向倾倒。这 些被炸毁的/ 某些部分0在有限单元法中可以模拟为 / 被杀死的单元0, 不仅自身/ 失去0质量、阻尼和其他 能量, 而且不再对整个结构贡献任何能量。
正是在以上这些理论基础上提出了在 ANSYS 中以 SOLID65 单元建立钢筋混凝土整体式有限元 模型, 利用生死单元法模拟爆破拆除的构想。 3. 2 加载和求解 3. 2. 1 杀死单元并加载
Abstract: AN SYS softw ar e is used to simulate the frame- structured building being destroy ed w ith contro lled
blasting is introduced in this paper. T he location o f cr acks and plastic- gemel after t he moment of blasting are conveniently simulated after SO LI D65 element being used to built a reinforced- concrete integr al model in A NSYS. I n this article, the process of analysis and solution is put for ward and the method of killing or activating elements is m ent ion ed.
根据逐段解体法的理论[ 1] , 爆破方案为首先炸 毁右边立柱和横梁, 再炸毁中间立柱, 即分为 2 个段
第 21 卷 第 3 期
陈宝 心 等 A NSYS 模拟框架结构楼房逐段 解体爆破拆除
7
位毫秒 延期 起爆。第 一段 为瞬 发, 第 二段 为 110 ms。在 ANSYS 中通过载 荷多次 求解实 现分段 起 爆, 即在第一载荷步杀死右边立柱和横梁的部分单 元, 求解完后杀死中间立柱和左边横梁的单元, 继续 求解。仅对爆破后第一时间段进行分析。 3. 2. 2 求解选项设置
按最大主应力方向为坐标轴方向而建立起来的 关系矩阵, 在求单元刚度矩阵时, 还要转到总体坐标 系中去。假设最大主应力方向与整体坐标系 x 轴 之间 的夹 角为 H ( 顺 时针 为正, 反 之为 负) , C = cos H, S = sinH, 则可以利用下列坐标转换矩阵转到 整体坐标系中去[ 4] :
6
爆破
2004 年 9 月
在一般范围内能较好地进行钢筋混凝土的非线性分 析, 包括对徐变等特性的考虑。
2 框架结构楼房爆破模型
2. 1 整体式模型 有限元法经典单元模型主要有 3 种类型: 分离
式模型、组合式模型和整体式模型。组合式模型和 整体式模型考虑到钢筋混凝土的特点, 不将钢筋单 独划分单元, 这大大减少了整个结构的单元数目, 使 得用 有限元 法分析 大型建 ( 构) 筑 物是 可行 的[ 3] 。 以钢筋砼平面框架为计算模型, 按整体式模型将框 架中的梁、柱划分单元格, 如图 1。
[ D c] = [ R ] T [ D c] [ R ] 2. 2 砼本构关系和破坏准则的选取
模型建立的重点是材料本构关系和破坏准则的 确立。采用的混凝土本构模型为多线性等向强化模 型( Mult ilinear Isot ropic H ardening) , 钢筋的本构关 系采用的是双线性等向强化模型( Bilinear Isotropic Hardening) 。
[ 9] 郑孟菊, 俞统昌, 张银亮. 炸药的性 能及测试技 术[ M ] . 北京: 兵器工业出版社, 1990.
[ 10] 北京工业学院八系5 爆炸与冲击6编写组. 爆炸及其 作 用( 下册) [ M ] . 北京: 国防工业出版社, 1979.
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c. 按体积平衡法计算群药包前沿抛距时, 将前 排药包抛距作为群药包前沿抛距的观念应当更新, 即群药包的前沿抛距不但正比于最小抵抗线, 还与 药包的间、排距存在对应关系, 也就是说, 群药包爆 破时, 存在一个有利于抛掷的/ 最佳间、排距0。
在爆破拆除工程方案设计和实践中, 要保证前
收稿日期: 2004- 05- 08. 作者简介: 陈宝心( 1956- ) , 男; 武汉: 武汉理工大学资源与环境工程
学院副教授.
排柱子炸毁后, 梁、板能达到失稳条件, 由几何稳定 结构转为不稳定结构, 必须要进行梁预处理。那么 该预处理哪些梁, 在什么位置处理, 处理的程度等, 以往是根据经验确定的, 通过数值计算进行计算分 析, 为爆破拆除设计和施工提供科学依据。
第 21 卷 第 3 期 2004 年 9 月
爆破 BLASTING
V ol. 21 N o. 3 Sep. 2004
文章编号: 1001- 487X( 2004) 03- 0005- 03
ANSYS 模拟框架结构楼房逐段解体爆破拆除
陈宝心, 邓 敉, 钱 虎
( 武汉理工大学资源与环境工 程学院, 湖北 武汉 430070)
因为考虑材料非线性和几何非线性( 大变形效
应 ) , 故 选 择 ANSYS/ ST RUCT URE 模 块 中 的 LARGE DISPLACEMENT T RANSIENT 非线性选 项, 求解器选择稀疏矩阵直接求解法, 为加强收敛, 打开完全牛顿- 拉普森选项和自适应下降功能。采 用自动时间步长及线性搜索, 使用位移收敛准则, 以 加快收敛。 3. 2. 3 结果后处理