ارزیابی پاسخ الاستوپلاستیک پوسته‌های تک‌انحنایی فولادی تحت فشار ناشی از انفجار TNT با استفاده از روش ConWep

نوع مقاله : مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده مهندسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

چکیده

در سال­های گذشته توجه ویژه‌ای به انفجار و اثر آن بر سازه­های گوناگون به‌خصوص سازه‌های جدارنازک شده است. یکی از مؤثرترین عامل‌های تغییر رفتار این‌گونه سازه‌ها، بارهای حرارتی و ضربه­ای ناشی از انفجار می­باشد. در این میان، با توجه به ماهیت هندسی پوسته‌ها که از سطحی گسترده و ضخامت کمی برخوردار هستند و همچنین، کاربرد گسترده‌ی آن‌ها در صنایع مختلف نظیر صنایع موشکی، صنایع هسته‌ای، صنعت کشتی‌سازی و ساخت سیلوها، بررسی اثر این بارها بر روی رفتار دینامیکی غیرخطی پوسته‌ها ضرورت می­یابد. حال آن‌که با دانستن تغییرشکل زیاد این­گونه سازه‌ها تحت این بارها، راه‌کارهایی کاربردی و مقرون به صرفه نظیر تقویت پوسته‌ها با استفاده از سخت‌کننده توصیه می‌گردد. از سویی، مشکلات اجرایی و احتمال ایجاد بازشو در پوسته‌ها منجر به تغییر رفتار آن‌ها می­گردد. در این مقاله، با استفاده از نرم­افزار اجزای محدود ABAQUS، به بررسی پاسخ الاستوپلاستیک پوسته‌های تک‌انحنایی فولادی با و بدون بازشو و سخت‌کننده در برابر بارهای انفجاری پرداخته می­شود. نتایج حاکی از عملکرد بهتر پوسته با شرط تکیه‌گاهی گیردار در مقایسه با سایر شرایط تکیه‌گاهی بوده است. همچنین می توان نتیجه گیری کرد که افزایش انحنای پوسته در ابتدا منجر به افزایش تغییرمکان و سپس روند کاهشی داشته است. از سوی دیگر، پژوهش حاضر نشان دهنده ی این واقعیت است که ایجاد بازشوی دایره‌ای و مربعی باعث کاهش سختی پوسته و به‌دنبال آن افزایش مقدار تغییرمکان شده است که میزان افزایش تغییرمکان برای بازشوی مربعی بیشتر از بازشوی دایره‌ای بوده است.

کلیدواژه‌ها


1- Baker, J. F., Leader Williams, E. and Lax, P., 1948, The design of framed buildings against high explosive bombs, The Civil Engineer in War, UK Institution of Civil Engineers, London, p. 80.
2- Ranking, W. J. M., 1870, The Thermodaynamic Theory of Waves of Finite Longitudinal Disturbance, Philosophical Transactions.
3- Taylor, G. I., 1939, The Propagation and Decay of Blast Waves, UK Home Office.
4- Taylor, G. I., 1950, The Distortion under Pressure of a Diaphragm Which is Clamped Along Itsedge and Stressed Beyond Its Elastic Limit, Underwater Explosion Research, 3, The Damage Process, 107-121, Office of Naval Research (originally written 1942).
5-Fanous, F. and Greimann, L., 1991, Steel containment resistance under dynamic pressure, Nuclear Engineering and Design, 130, 163-170.
6- Fanous, F. and Greimann, L., 1988, Simplified analysis for impulsively loaded shells, Journal Structural Engineering, 4, 114, 885–99.
7-Akay, H. U., 1980, Dynamic Large Deflection Analysis of Plates Using Mixed Finite Elements, Computers and Structures, 12, 5, 1-11.
8- Bayles, D. J., Lowery, R. L. and Bovd, D. E., 1973, Nonlinear Vibrations of Rectangular Plates, American Society of Civil Engineers Journal of The Structural Division, 99, ST5.
9- Yamaki, N., 1961, Influence of Large Amplitudes on Flexural Vibrations of Elastic Plates, Zeitschrift for Angewandte Mathematik and Mechanik, 41, 12, 501-510.
10- Neuberger, A., Peles, S. and Rittel, D., 2007, Scaling the Response of Circular Plates Subjected to Large and Close-Range Spherical Explosions. Part I: Air-Blast Loading, International Journal of Impact Engineering, 34, 7, 859–873.
11- Lellep, J., and Torn, K., 2004, Plastic response of a circular cylindrical shell to dynamic loadings, International Journal of Impact Engineering, 30, 555–576.
12- Shi, X. H., and Gao, Y. G., 2001, Generalization of response number for dynamic plastic response of shells subjected to impulsive loading, International journal of pressure vessels and piping, 453-459.
13- Zamani Ashani, J., Hadavi, V., and Mozaffari, A., 2012, Theoretical calculation of the maximum radial deformation of a cylindrical shell under explosive forming by a new energy approach, Journal of Mechanical Engineering Science, 226, 576-584.
14- Tan, D., Sun, C., and Wang, Y., 2003, Acceleration and Viscoplastic Deformation of Spherical and Cylindrical Casings under Explosive Loading, Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 28, 1, 1-12.
15- Hiroe, T., Fujiwara, K., Hata, H., and Takahashi, H., 2008, Deformation and fragmentation behavior of exploded metal cylinders and the effects of wall materials, configuration, explosive energy and initiated locations, International Journal of Impact Engineering, 35, 1578–1586.
16- Karimi R, and Mirzaei M., 2009, Undesired Local Cooling Phenomenon and Its Effect on Energy Consumption in Floor Heating Systems, Modares Mechanical Engineering, 9, 1, 51-72.
17- Martineau, R. L., Prime, M. B., and Anderson, C. A., 1999, An explicit model of expanding cylindrical shells subjected to high explosive detonations, ABAQUS Users' Conference, Chester, United Kingdom, May 25-28.
18- Khizab, B., Sadeghi, A., Hashemi, S. V., Mehdizadeh, K., and Nasseri, H., 2021, Investigation the performance of Dual Systems Moment-Resisting Frame with Steel Plate Shear Wall Subjected to Blast Loading, Journal of Structural and Construction Engineering, 8, 8, 102-127.
19- Baker, W. E., 1973, Explosions in Air, University of Texas Press, Austin.
20- Dusenberry, O. D., 2010, Handbook for Blast-Resistant Design of Buildings, John Wiley & Sons Inc, Canada
21- FEMA 452, 2005, Risk Management Series, Risk Assessment: A How-To Guide to Mitigate Potential Terrorist Attacks against Buildings, 245 pages.
22- Kinney, G. F. and Graham, K. J., 1985, Explosive Shocks in Air, Springer, New York, second Edition.
23- Smith, P. D. and Hetherington, J. G., 1994, Blast and Ballistic Loading of Structures.
24-Sewell, R. G. S., Zulkosi, T. R. and Graham, K. F., 1975, Blast Parameter Characterization Naval Weapons, Center Technical Report AFWL-TR 73-55, Air Forces Systems Command.