انفجار حاصل آزاد شدن ناگهانی انرژی است که می ­تواند به صورت احتراق گازها، انفجار هسته­ ای یا در اثر انواع مختلف بمب باشد. واحد TNT معمولا به عنوان مرجعی برای تعیین قدرت انفجار استفاده می­شود. از مشخصه ­های اساسی یک انفجار که باعث وارد شدن نیرو بر سازه می ­شود، می­ توان به اتفاقی بودن موقعیت، دینامیکی و گذرا بودن نیرو، زمان اثر کم (بین چند میلی­ ثانیه تا چند ثانیه) اشاره کرد.

مقدار بار ناشی از انفجار و نحوه توزیع فشارهای حاصله بر روی سازه تابع عوامل زیر می­ باشند:

  • هندسه و شکل سازه
  • موقعیت محل انفجار نسبت به سازه
  • خواص مواد منفجره مانند جنس، وزن و مقدار انرژی آزاد شده
  • مقدار تشدید موج در اثر تداخل با زمین، حفاظ یا خود سازه

انفجار در هوا به معنای خروج سریع گازها در هوا می­ باشد که یک موج شوک ایجاد کرده است. پخش موج شوک به صورت شعاعی از مرکز انفجار است. در این حالت چون موج ناشی از انفجار و موج بازتاب در یک محیط قرار دارند همانطور که در شکل زیر دیده می­ شود معمولا موج ناشی از انفجار زودتر به سازه برخورد می­ کند.

انفجار در هوا

شکل زیر پروفایل انفجار در هوا که شامل فازهای مثبت و منفی است را نشان می ­دهد.

air blast

Benaroya و Borenstein  رابطه زیر را برای محاسبه فشار ارائه کرده ­اند:

انفجار

در این رابطه، P فشار حداکثر در زمان t بعد از انفجار، Pmax ماکزیمم فشار، ta زمان ورودی موج شوک، td مدت زمان تداوم اثر فشار مثبت و b ثابت فروپاشی است.

Pmax برابر با بیشترین مقدار بین Ps، ماکزیمم فشار ناشی از موج برخورد و Pr، ماکزیمم فشار ناشی از موج بازتاب است.

ویژگی­ های موج انفجاری، هم به انرژی آزاد شده از ماده منفجره و هم به محیط انتشار امواج  بستگی دارد. این خواص را تحت شرایط کنترل شده بوسیله آزمایش­ می­ توان اندازه­ گیری نموده و به عنوان مبنا برای بدست آوردن اطلاعات درمورد سایر انفجارها با استفاده از قانون مقیاس استفاده نمود. دو نوع مقیاس برای انفجار در هوا استفاده شده است. مقیاس Sach و مقیاس Hopkinson. مقیاس Sach از مقیاس Hopkinson عمومی ­تر است و بخصوص برای پیش­بینی مشخصات موج انفجار با شدت زیاد مانند بمب­ های اتمی مناسب­ تر است.

بر اساس مقیاس Hopkinson وقتی دو ماده منفجره با مواد یکسان و شرایط اتمسفری یکسان منفجر شوند، اثرات موج شوک آنها معادل Z بیان شده است.

انفجار در هوا

در اینجا R فاصله نقطه مورد نظر تا مرکز انفجار و W وزن ماده منفجره است. رابطه بیان شده مربوط به وزن ماده منفجره برابر 1 کیلوگرم یا 1 پوند TNT است.

پارامترهای انفجار در هوا که توسط Kingery و Bulmash ارائه گردیده است، به عنوان پایه­ ای برای روش ConWep است که به عنوان روشی برای تولید بار انفجار شناخته شده­ است.

مدت زمان اعمال بار انفجاری به طور مستقیم از رابطه Kinney و Graham محاسبه شده است:

انفجار در هوا

در اینجا td مدت زمان تداوم فاز مثبت پروفایل انفجار بر حسب ثانیه است.

Ps (پیک فشاری که بصورت مستقیم در اثر انفجار به سازه اعمال شده) طبق رابطه زیر محاسبه می ­شود:

انفجار در هوا

در اینجا Ps برابر است با اضافه فشار اعمال شده به سازه در واحد بار و Patm فشار اتمسفر در واحد بار است.

محاسبه Ps بسیار راحت­ تر از Pr است. Brode ارتباط بین Ps و Pr را به صورت رابطه زیر بیان کرده است.

انفجار

Pr ماکزیمم فشار مضاعف منعکس شده، Ps فشار مضاعف و Patm فشار هوا است.

وقتی اضافه فشار از 6.9 بار تجاوز کند، مولکول­ های هوا شروع به تعامل با یکدیگر کرده و فرض گاز ایده ­آل دیگر اعتباری ندارد. در این حالت Brode رابطه زیر را ارائه داده است:

انفجار

به منظور آموزش کاربردی مدلسازی انفجار در هوا، آموزش مدلسازی تحلیل دینامیکی سد و مخزن تحت اثر بار انفجار در هوا در نرم افزار ABAQUS بصورت ویدئویی در وبسایت SoftwareTST ارائه شده است.

 

blast

 

در این آموزش به تحلیل سد و مخزن تحت اثر بار انفجار در نرم افزار ABAQUS پرداخته شده است. در ابتدا نحوه مدل کردن سد و مخزن در نرم افزار به صورت سه بعدی توضیح داده شده و مشخصات الاستیک و پلاستیک بتن و سیال آکوستیک نیز وارد شده است. پس از توضیحات درباره نحوه اعمال بار انفجاری و تئوری ان، اندرکنش بین سازه و سیال را در نظر گرفته و درباره نحوه اعمال آن توضیح داده شده است. نهایتا مدل را مش بندی کرده و توضیحاتی درباره نحوه مش زدن و ران کردن مدل ارائه شده است. در انتها خروجی­ های جابجایی، تنش، گسیختگی، فشار ناشی از انفجار به صورت انیمیشن و کانتورهای انها در زمانهای مختلف نمایش داده و بر روی انها بحث انجام شده است.

دیدگاهتان را بنویسید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. فیلدهای مورد نیاز با * مشخص شده است

نوشتن دیدگاه