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論文中文名稱:混凝土結構物爆破數值模擬分析 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Numerical Simulation of Concrete Structures Blasting Failure Analysis [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:資源工程研究所
畢業學年度:105
畢業學期:第一學期
中文姓名:陳炫旗
英文姓名:Hsuan-Chi Chen
研究生學號:102798027
學位類別:碩士
指導教授中文名:丁原智
口試委員中文名:翁祖炘;湯銘文
中文關鍵詞:混凝土、爆破、有限元素分析、動態破壞、失效應變
英文關鍵詞:Concrete Structures, Blasting, Finite Element Method, Dynamic Fracture, Strain Failure
論文中文摘要:混凝土結構物在設計過程中,為了增加結構物本身的強度,會提高安全係數,在這樣高強度的結構物若要使用爆破拆除,則須利用炸藥爆破使混凝土結構物產生破壞。
因爆炸力學對材料之變形與破壞行為相當複雜且非單一行為,很難進行精確地解析與分析,在學理上要求爆炸力學對材料之破壞理論有相當的困難度,則需要探討炸藥爆破對混凝土材料之影響關係,與在爆炸過程中模擬結構反應。
本研究針對混凝土結構物受TNT炸藥爆破拆除,以LS-DYNA數值模擬有限元素法(Finite Element Method)進行探討,數值模擬是利用LS-DYNA有限元素分析軟體中的ALE(Arbitray Lagrange Euler)流固耦合數值模式進行分析,ALE是近年來比較常用的爆炸力學數值模擬方法,計算結構物在爆炸作用中,爆炸壓力波在空氣與結構物等介質中的壓力分佈,並針對不同的炮孔間距、裝藥量與裝藥長度等參數下所產生之動態破壞行為進行探討。
論文英文摘要:During the design process concrete structures increase structure intensity will improve the safety factor. Blasting in structures such high intensity. It shall use dynamite blasting of the concrete structures cause damage.
Because of blasting for deformation and failure behavior of the material is quite complex and not a single act. It is difficult to accurately parse and analyze the requirements of blasting in an academic theory of the material have a considerable degree of difficulty. We need to explore the blasting of concrete affect the relationship between the material and structural response simulation in the explosion process.
In this research, concrete structures blasting failure by TNT. Numerical simulation with LS-DYNA finite element method to discussion. Numerical simulation using LS-DYNA finite element analysis software in the ALE (Arbitray Lagrange Euler) numerical model analysis. ALE is more common in recent years of blasting numerical simulation method to calculate the structure. Pressure Distribution of Explosive Pressure Waves in Air and Structures. The dynamic damage behavior of different hole spacing, loading length and explosive charge were discussed.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 1
1.3 研究方法與目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 混凝土的材料性質 3
2.1.1 混凝土單軸向行為 3
2.1.2 混凝土雙軸向行為 5
2.1.3 混凝土三軸向行為 6
2.2 爆炸壓力之效應 9
2.2.1 指數歷時模式 9
2.2.2 線性歷時簡化模式 12
2.3 爆破理論基礎 14
2.3.1 反射應力波理論 14
2.3.2 氣體膨脹理論 14
2.3.3 彎曲破裂理論 14
2.3.4 應力波-氣體膨脹理論 15
2.3.5 反射應力波-氣體膨脹理論 15
2.3.6 應力波-破裂理論 16
2.3.7 爆孔周圍的破壞區 17
2.4 LS-DYNA爆炸分析方法 17
2.4.1 Lagrange、Euler和ALE分析方法 17
2.4.2 Jones-Wilkins-Lee(JWL)狀態方程應用於LS-DYNA 19
2.5 結構物拆除爆破的基本原理 20
2.5.1 拆除爆破中藥量之確定方法 20
2.5.2 拆除爆破中炸藥的利用 20
第三章 研究步驟與方法 22
3.1 研究步驟 22
3.2 LS-DYNA數值模擬之架構 23
3.2.1 建立實體模型 23
3.2.2 模型網格劃分 23
3.2.3 狀態方程式 24
3.2.4 爆炸分析所涉及到的關鍵字 24
3.3 研究方法 26
3.3.1 混凝土結構物之模型 26
3.3.2 炸藥之模型 27
3.3.3 混凝土結構物模擬分析 27
第四章 爆破數值模擬結果分析 28
4.1 混凝土模型之設計 28
4.2 炸藥模型之設計 29
4.3 空氣模型之設計 30
4.4 建構結構物模型 31
4.5 爆破影響因素之探討 33
4.6 爆炸壓力與結構物之影響 36
4.6.1 炮孔間距與混凝土承受爆炸壓力之關係 36
4.6.2 裝藥量與混凝土承受爆炸壓力之關係 39
4.6.3 裝藥長度與混凝土承受爆炸壓力之關係 42
4.6.4 爆炸壓力之變化規律計算 45
4.7 結構物承受爆炸壓力之應變值變化 47
4.7.1 爆破時間與不同炮孔間距之混凝土應變等值圖關係 50
4.7.1.1 數值模擬結果分析 50
4.7.1.2 分析結果與討論 65
4.7.2 爆破時間與不同裝藥量之混凝土應變等值圖關係 66
4.7.2.1 數值模擬結果分析 67
4.7.2.2 分析結果與討論 83
4.7.3 爆破時間與不同裝藥長度之混凝土應變等值圖關係 83
4.7.3.1 數值模擬結果分析 84
4.7.3.2 分析結果與討論 99
4.8 結構物承受爆炸壓力之損壞量變化 100
4.8.1 混凝土損傷與爆破影響因素之關係 100
4.8.2 混凝土結構物之損傷數值分析 101
4.8.3 混凝土結構物損傷之分析結果與討論 103
第五章 結論與建議 104
5.1 結論 104
5.2 建議 105
參考文獻 106
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