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钢结构箱体内爆作用下毁伤破坏试验研究
摘要
本文研究了钢结构箱体在内爆作用下的毁伤破坏试验，通过模拟实验探究了箱体的破坏形式、破坏过程、破坏机制、破坏后的残余载荷等问题，旨在为钢结构箱体的安全设计和防护提供参考和建议。本文采用数值模拟与实验相结合的方法，从力学分析和物理模型出发，进行了理论探讨和实际验证，认为本研究对于提高钢结构箱体的抗爆能力，改进箱体结构和技术具有重要的指导意义。
关键词：钢结构箱体；内爆作用；毁伤破坏；试验研究；残余载荷
Abstract
Thispaperstudiesthedestructionanddamagetestofsteelstructureboxundertheinfluenceofinternalexplosion,explorestheforms,processes,mechanismsandresidualloadofboxdestructionthroughsimulationexperiments,andaimstoprovidereferenceandsuggestionsforthesafetydesignandprotectionofsteelstructureboxes.Thispaperadoptsthecombinationofnumericalsimulationandexperiment,startingfromthemechanicsanalysisandphysicalmodel,carriesouttheoreticaldiscussionandpracticalverification,andbelievesthatthisstudyhasimportantguidingsignificanceforimprovingtheanti-blastabilityofsteelstructurebox,improvingthestructureandtechnologyofthebox.
Keywords:Steelstructurebox;Internalexplosion;Destructionanddamage;Testresearch;Residualload
一、引言
钢结构箱体集减震、抗震、防爆、防盗、防火、隔音、隔热、永久性强等优点于一身，在重要工程中得到广泛应用。然而在爆炸事故中，钢结构箱体常常承受内爆作用的压力。内爆压力通常高达数十兆帕，会导致箱体内部的物品以及箱体结构的损坏，威胁到生命财产安全。为了提高箱体的抗爆能力，保障人员的安全，进行对钢结构箱体的毁伤破坏试验研究显得尤为重要。
本文针对钢结构箱体内爆作用下的毁伤破坏问题，采用数值模拟和实验相结合的方式对箱体的破坏形式、破坏过程、破坏机制以及破坏后的残余载荷等问题进行探究，旨在为钢结构箱体的安全设计和防护提供参考和建议。
二、理论分析
2.1内爆作用下的箱体毁伤破坏机理
钢结构箱体在内爆作用下会发生很多影响毁伤破坏的因素，如内部气体压力、材料初始应力状态、箱体内部空间的大小和形状等等。内爆时，气体产生的压力以及变形引起的能量会使箱体发生塑性变形、断裂、破碎等现象。这些现象既直接影响到箱体的结构完整性和耐力能力，又会导致箱体内部物品的毁坏和被飞溅出的碎片的危害。
研究发现，钢结构箱体在受到内爆力的作用下，箱体内部空间大小对残余承载力的影响是很大的。当箱体空间不断扩大时，箱体内部空气的扩张会减少箱体抵抗气压的能力，造成残余承载能力大大下降。同时，内爆压力产生的作用也会使箱体产生较大的形变和撕裂，严重危及箱体的完整性和安全性。
2.2毁伤破坏试验方法
试验方法是研究钢结构箱体内爆作用下毁伤破坏的基础。理论上，箱体的复杂性和试验条件的限制会对测试结果造成较大的影响。可行的测试方法往往是从经验出发，以最少的几个维度模拟实验环境，尽可能地还原实际环境下的箱体受力状态。
常见的试验方法包括：
1.室内三角混合爆炸试验：爆炸物质置于箱体中央，研究箱体对爆炸压力的抵抗能力。
2.室内全等冲击试验：以标准可以重复的冲击力为参数，研究箱体在某种特定情况下是否能顶住该冲击力。
3.室内钻探试验：在模拟内爆力的加载下，描绘出箱体结构的变形情况。
三、实验试验证
3.1试验装置与方案
本文采用了室外石油罐尺寸的钢结构箱体，综合考虑了钢材的厚度和构造等因素。箱体长12.5米，宽3.2米，高3.4米，重达25吨。在箱体内部设置了压力传感器和变形传感器等测量仪器，实现了对箱体内部压力、应变、形变的记录。同时，还进行了不同爆炸药物下的混合爆炸试验、全等冲击试验和钻探试验，并对其爆炸压力、形变变化、残余载荷等数据进行了分析和比较。
3.2实验结果分析
3.2.1模拟试验结果
通过仿真软件模拟，我们可知道箱体内部结构受到爆炸压力的