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本课题从常规武器爆炸荷载、防护门结构的受力情况、防护门结构的加固三个方面进行研究,目的就是通过加固手段提高防护门结构的安全性。
通过对常规武器爆炸荷载的研究,及与经验公式和有关规范的对比,得出利用动力有限元程序LS-DYNA可以真实模拟出常规武器爆炸冲击波荷载形式,且可以通过冲击波传播图较清晰地了解冲击波在不同时刻不同坑道类型中的传播状况。研究中发现,坑道的截面面积将对防护门上的冲击波荷载产生较大影响。此外,长度比值也将对冲击波荷载产生较大影响。借助于有限元软件的模拟,给出了计算公式,供设计人员参考。
防护门结构受力分析的研究表明:防护门门扇的破坏主要是由于门扇的两侧从门框中滑出,卡在门框中,造成其无法打开;而门框的顶部和底部则基本不会滑出。此外,防护门的启闭装置在荷载作用下其本身是不会产生屈服破坏的,其变形是由于门扇的变形而引起的,只要能控制好门扇的变形,就可以很好的控制启闭装置的变形,保证启闭装置的有效工作。
最后,对加固方法的选择上,本课题从直接加固和间接加固两个方面进行考虑。在直接加固法中采用了焊接钢板加固法、焊接工字钢加固法和粘贴FRP材料加固法。在间接加固法中,采用了在防护门前设置硬质聚氨酯泡沫塑料的方法。这两类加固方法都能减小防护门的变形,降低防护门上的能量。直接加固法中,粘贴FRP材料的加固效果及焊接工字钢的加固效果要优于焊接钢板的加固效果;间接加固法中,在门前增设高密度硬质聚氨酯泡沫塑料的防护性能要优于在门前设置低密度硬质聚氨酯泡沫塑料的防护性能;至于厚度的设置,本文也给出了一个定量的数据供参考。
总体而言,间接加固法有的效果要优于直接加固法,这是因为硬质聚氨酯泡沫塑料可以吸收爆炸荷载的能量,减小作用到防护门上爆炸能量,最终提高了防护门结构的安全性。