Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

3D Finite element model of a blast load in a tunnel

Leonardi Giovanni, Palamara Rocco, Suraci Federica

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 4

91--105

EN

This paper presents a 3D finite element analysis of the effect caused by a blast inside a reinforced concrete tunnel. The simulated explosion was caused by the crash of a heavy vehicle transporting inflammable material (LPG). The finite element technique was used to analyze the structural problems on the tunnel reinforced concrete structure considering the fire action and the subsequent explosion (blast) effect, incorporating appropriate material models. Through FEM software the tunnel behavior was described with regard to structural safety. Indeed, tunnels must be designed to withstand damage factors, so it is desirable that if such an explosion did occur, the tunnel should be able to return to service in safety as soon as possible with minor repairs. Therefore, following the presented analysis, the most important factors influencing the dynamic response and the damage of the structure could be identified. The simulation involved aspects of thermal analysis and structural problems and the tensions in the structure generated by the effect of temperature caused by the fire and by the blast overpressure were analyzed. Following this approach, the most important factors influencing the dynamic response and damage of structure can be identified and appropriate preventive measures can be designated.

2

Simulation Research of Resistance of APC’s Wheels to Impact Loads in the Aspect of Maintaining Carrier Driving Ability

Hryciów Z., Wieczorek M.

Machine Dynamics Research

|

2017

|

Vol. 41, No. 4

83--96

EN

Armoured personnel carriers are exposed to the influence of various explosives devices during military missions. The element directly affected by the blast wave is a vehicle wheel. The main purpose of the work was to determine the level of damage in the vehicle tire subjected to a blast pressure wave. The research was carried out in the aspect of maintaining the mobility of the armoured personnel carriers. In the paper a construction of the analysed tire is presented in detail. A basic tire characteristics and the simulation model is described. During the tests, three explosive charges were analysed (2, 4 and 10 kg TNT). The values of blast wave pressures at characteristic points of the tire are given and the tire damage is described as well. Additionally, for a 10 kg TNT charge mass the complete armoured carrier model was analysed.

3

Modelowanie oddziaływania wybuchu i analiza dynamicznej reakcji konstrukcji

Lidner M., Szcześniak Z.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 2

86--89

PL

Przedstawiono własną metodę modelowania generacji i rozprzestrzeniania powietrznej fali uderzeniowej. Nawiązano do idei metody objętości skończonych z uwzględnieniem strat energii w przemianie adiabatycznej. Rozważono powietrzny wybuch ładunku skupionego. Wykonano kompleksową symulację przestrzenną propagacji gazów powybuchowych i fali uderzeniowej z reakcją dynamiczną wydzielonego elementu konstrukcyjnego.

EN

The paper presents a new own method of modelling of the air shock wave generation and propagation. Conception of the method refers to the idea of Finite Volume Method and takes into account energy losses with respect to an adiabatic process rule. A charge explosion in the air was analyzed. A congeneric simulation was done considering spatial propagation of post-explosion gases and air shock wave and also dynamic response of isolated structural element.

4

Prognoza redukcji ciśnienia wybuchu warstwą materiału ziarnistego

Szklennik P.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2016

|

Vol. 65, nr 3

159--167

PL

W pracy przedstawiono analizę numeryczną skuteczności redukcji ciśnienia wybuchu przekazywanego na strop obiektu poprzez zastosowanie warstwy tłumiącej z materiału ziarnistego, na której umieszczono płytę ochronną. Analizy przeprowadzono metodą elementów dyskretnych, podano zmienności w czasie naprężeń stanowiących obciążenie stropu przy zadanym impulsie nadciśnienia wybuchowego. Wykazano, że masa płyty ochronnej wpływa istotnie na rozkład nadciśnienia przekazywanego na strop. Uzyskane rozwiązania numeryczne wskazują na ujęcie efektów kilkukrotnych odbić fali ciśnienia w ośrodku ziarnistym ograniczonym sztywnymi przegrodami — płyty ochronnej i stropu.

EN

The paper presents numerical analysis of effectiveness of reduction of blast load pressure acting on the ceiling by using granular medium with a cover plate. The analysis was conducted using the discrete element method. The variability of stress acting on the ceiling under blast load impulse is presented. It is shown that plate weight significantly influences on the character of ceiling pressure distribution. The obtained numerical results reveal multiple stress wave reflection effects in granular medium placed between the rigid cover plate and the ceiling.

5

Numerical simulations of blast loads from near-field ground explosions in ai

Dobrociński S., Flis L.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2015

|

Vol. 37, nr 4

11--17

EN

Numerical simulations of air blast loading in the near-field acting on the ground have been performed. A simplified blast model based on empirical blast loading data representing spherical and hemispherical explosive shapes has been simulated. Conwep is an implementation of the empirical blast models presented by Kingery and Bulmash, which is also implemented in the commercial code LS-DYNA based on work done by Rahnders-Pehrson and Bannister. This makes it possible to simulate blast loads acting on structures representing spherical and hemispherical explosive shapes of TNT with reasonable computational effort as an alternative to the SPH and Eulerian model. The CPU time for the simplified blast model is however considerably shorter and may still be useful in time consuming concept studies. Reasonable numerical results using reasonable model sizes can be achieved not only for modelling near-field explosions in air but most areas of geotechnical. Calculation was compared with blast SPH and Eulerian model.

6

Zagadnienia modelowania i symulacji numerycznej dynamiki struktur obciążonych falą uderzeniową wybuchu

Dacko A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 264

3--124

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań, modelowanie, weryfikację i aplikację metod i opisu obciążeń struktury zmiennym w czasie i przestrzeni rozkładem ciśnienia. Szczególnym przykładem takiego ciśnienia jest powybuchowa fala uderzeniowa, powstała w wyniku detonacji ładunku wybuchowego, na przykład miny przeciwdennej pod pojazdem opancerzonym. Zaproponowano dwie metody generacji obciążeń dla programów obliczeniowych MES. Pierwsza metoda wykorzystuje analityczny, półempiryczny opis rozkładu W czasie i przestrzeni fali uderzeniowej ciśnienia powstałej w wyniku detonacji ładunku wybuchowego. Bazując na takim opisie (lub analogicznym, np. Brodego lub Smitha), zaproponowano metodę automatycznego generowania ciągłych pól obciążenia, zapisywanych przez preprocesor w konwencji dowolnego programu MES. Do testów oraz obliczeń rzeczywistych konstrukcji wybrano MSC.Nastran. Przeprowadzono wielopoziomową weryfikację prawidłowości implementacji oraz wynikowych rozkładów obciążeń elementowych i węzłowych sił zastępczych. Stwierdzono istnienie niewielkich zaburzeń rozkładów sił węzłowych. Określono przyczyny powstawania takich zakłóceń oraz dokonano oceny ich wpływu. Zaproponowano również alternatywna metodę analizy impulsowe obciążonej konstrukcji. Wykorzystana możliwości sprzężenia zadań przepływowego oraz strukturalnego, dostępne w komercyjnych programach wyspecjalizowanych w analizie szybkozmiennych i nieliniowych procesów dynamicznych. W tym sprzężeniu danymi wejściowymi są jedynie wielkość i lokalizacja ładunku materiału wybuchowego. Procesor Eulerowski (płynowy) analizuje propagację fali uderzeniowej i poprzez sprzężenie z procesorem Lagrange'owskim obciąża ciśnieniem część strukturalną (podatną) modelu. Ogromną zaletą jest tu eliminacja konieczności generowania zgodnych siatek elementów na powierzchniach oddziaływania płyn - struktura. Dokonano testów, walidacji i oceny efektywności takiego rozwiązania. Wykazano zarówno wady algorytmów 1-go rzędu, jak i zalety, którymi przy umiejętnym modelowaniu, można zniwelować niedoskonałości tych algorytmów. Możliwości badań doświadczalnych w takiej dziedzinie są niezwykle ograniczone. Wyniki przeprowadzonych symulacji komputerowych były częściowo weryﬁkowane badaniami poligonowymi. Badania były .przeprowadzane w skali "laboratoryjnej" na mikropoligonie WAT oraz w pełnej skali na poligonie w Zielonce (Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia). Niestety, nie wszystkie wyniki eksperymentów są dostępne. Część prac wykonywana była w ramach kolejnych Grantów KBN oraz Projektów Unii Europejskiej dotyczących odporności udarowej konstrukcji.

EN

The work presents alternative ways of modeling the blast load on the structure. The first approach relies on generating the discrete pressure field (e.g. from analytical formulation, like Brode/Friedlander, or from semi-empirical base) and using MSC.Patran macros abilities - prepare input of continuous blast pressure load for any FE program. The beneﬁt is that such procedure is mesh-independent and provides precise (high) load extremes. And in fact is very flexible concerning solver application. In fact - MSC.Patran flexibility dose a great job. On the other hand, there is a need for generating input for such procedure (discreet pressure distributions) and the “pockets” in loaded structure are difficult to load, or are not loaded. The other alternative is ALE coupling, available in just a couple of FE programs (in all of them FE dynamics in explicit formulation). The pros and cons of this approach are totally opposite. The accuracy of presser generation is much worse - peak pressures are smeared, but there is ease of use and pressure wave reaches the places it should. Of course, there is also same drawback concerned with the fact, that ALE coupling is still relatively fresh tool, still in development and there is strong chance for procedure misbehavior. Some experiments were also performed, testing objects from the simplest structures to quite complicated. Where possible, comparisons were made verifying the computer models. The experiments ranged from simple crushed short cylinders, simple plates under blast load to large thinwalled cylinder resembling airplane fuselage. Proper modeling of complex engineering structures, especially in dynamic events, is a key to obtaining reasonable results. There is no doubt that computer modeling and simulations are the very basic tool for engineers and analysts. When it comes to blast or ballistic problems, the is no altemative for numerical methods - provided that modeling and simulation are fed with correct models with correct input data - that is why experiment cannot be replaced.

7

The dynamic analysis of the blast load in the petrochemical facilities according to ASCE by using FEM

Demyati M., Kamel Z., Plewako Z.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 3/II

25-33

EN

Resistance of building against external blast effects is an important issue in petrochemical objects design, aimed mainly to save manpower. Modeling of the blast shock wave propagation as an accidental action on structure during very short, but still defined time period is introduced by ASCE Design Guidelines. This paper describes the procedure of appropriate input data preparation for advanced FEM Software, which calculates the blast effect on structure behavior. Obtained results allow designing the structure within acceptable human and facility safety limits. Besides, they allow optimizing the design solutions to minimize the blast effects. In this case, theory and practice of earthquake design is very useful. Particularly, adjusting of the dynamic performance of the structure is essential. Presented problems were illustrated by calculation example of real object.

PL

Zabezpieczenie budynków i budowli przed skutkami wybuchu stanowi istotny aspekt w projektowaniu obiektów przemysłu petrochemicznego, mającym na celu głównie ochronę życia ludzkiego. Sposób modelowania fali uderzeniowej powstałej w wyniku wybuchu, jako oddziaływania wyjątkowego, działającego w określonym krótkim czasie na konstrukcję, podany jest w normalizującym dokumencie Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Budowlanych. Zawarty w tej publikacji sposób pozwala na przygotowanie odpowiednich danych, które wprowadzone do zaawansowanego systemu obliczeniowego MES umożliwiają określenie skutków takiego oddziaływania na konstrukcję. Otrzymane wyniki pozwalają na zaprojektowanie konstrukcji w taki sposób, aby skutki wybuchu były akceptowalne z punktu widzenia bezpieczeństwa ludzi i innych konsekwencji uszkodzeń. Pozwalają one także na optymalizacjęprzyjętych rozwiązań, służącą minimalizacji tych skutków. Wykorzystuje się tutaj doświadczenia i procedury stosowane w projektowaniu z uwagi na oddziaływania sejsmiczne. Szczególnie istotne jest zoptymalizowanie charakterystyk dynamicznych obiektu. W pracy omówiono przedstawione zagadnienia i zilustrowano je na zrealizowanym przykładzie konstrukcji.

8

Propagacja zniszczenia w konstrukcji obciążonej wybuchem

Cichocki K., Ruchwa M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2011

|

z. 58, nr 3/III

17-24

PL

Niniejsza praca przedstawia wyniki kontynuacji prac autorów nad zastosowaniem nieliniowego sprężysto-plastycznego modelu materiałowego betonu ze zniszczeniem do analizy zagadnień propagacji zniszczenia w konstrukcjach żelbetowych obciążonych wybuchem. Celem pracy jest określenie mechanizmu zniszczenia konstrukcji płytowej wykonanej z betonu zbrojonego, poddanej działaniu wybuchu o dużej intensywności, zainicjowanego w pewnej odległości od powierzchni konstrukcji. Całość analizy została wykonana przy zastosowaniu systemu obliczeniowego Abaqus, z zaimplementowanym własnym modelem materiałowym. Ze względu na dostępność wyników eksperymentalnych wybranej konstrukcji w literaturze, przeprowadzono porównanie uzyskanych wyników analizy numerycznej z analogicznymi rezultatami badań eksperymentalnych. Pozwoliło to na sformułowanie odpowiednich wniosków końcowych.

EN

The main purpose of this work was the application of a nonlinear elasto-plastic material model with damage for concrete in the analysis of damages propagation in structures subjected to a blast load. The damage mechanism for the reinforced plate was analyzed in detail using the nonlinear FEM computer code Abaqus with an implemented material subroutine. Owing to the availability of experimental results for this example in the literature it was possible to compare the results of numerical analyses with relevant experimental data. This allowed the formulation of some remarks and final conclusions.

9

Safety and reliability analysis of the high rise buildings considering the exterior explosion effect

Králik J., Rozsár P.

Journal of KONBiN

|

2010

|

No. 2-3 (14-15)

49-60

EN

This paper deals with the problem of the building's resistance under influence of extreme loads from above-ground explosion. The shock wave propagation in the subsoil and in the air and the effect of the subsoil and space wave propagation on high rise building is evaluated. The blast load from explosion of 1000kg TNT at 30m distance from the building is defined in accordance with the USA standards. The William-Warnke's failure criterion and the smeared approach for cracking and reinforcement modelling is used for nonlinear analysis of the three type of the reinforced concrete walls. The wave propagation is simulated on 3D FEM model in software ANSYS on the base of the experimental results Yong Lu and Zhongqi Wang (2006).

PL

Artykuł zajmuje się problemem wytrzymałości budynku pod działaniem skrajnych obciążeń od nadziemnych wybuchów. Dokonano oceny rozchodzenia się fali uderzeniowej w podłożu gruntowym i w powietrzu oraz efektu rozchodzenia się fali uderzeniowej w podłożu i powietrzu na wysokie budynki. Obciążenie podmuchowe od wybuchu 1000 kg TNT z odległości 30 m od budynku zdefiniowano wg norm przyjętych w USA. Dla nieliniowej analizy trzech typów ścian z żelbetu posłużono się kryterium zniszczenia William-Warnke i modelem rysy rozmytej do modelowania pękania i zbrojenia. Rozchodzenie się fali jest symulowane na modelu 3D FEM w programie ANSYS na bazie eksperymentalnych wyników Yong Lu i Zhongqi Wang (2006).

10

Ocena odporności konstrukcji żelbetowej na działanie wybuchu

Ruchwa M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2010

|

Vol. 59, nr 4

169-280

PL

W publikacji przedstawiono sprawdzenie za pomocą analizy numerycznej, jaki wpływ na odporność konstrukcji żelbetowej ma użycie betonu wyższej klasy oraz zastosowanie osłony pochłaniającej część energii fali uderzeniowej. Analiza nawiązuje do znanego z literatury eksperymentu, dotyczącego płyt żelbetowych narażonych na działanie niekontaktowego wybuchu. Płyty różniły się między sobą klasą betonu oraz brakiem lub zastosowaniem dodatkowej osłony pochłaniającej część fali uderzeniowej. Problem rozwiązano Metodą Elementów Skończonych (MES). W poszczególnych wariantach analizy uwzględniono przestrzenny model płyt, nieliniowości geometryczne, sprężysto-plastyczny model betonu ze zniszczeniem, współpracę betonu ze zbrojeniem, warunki brzegowe, opcjonalne występowanie osłon o różnych rozmiarach oraz dynamiczne wymuszenie w postaci ciśnienia fali uderzeniowej. Równania ruchu całkowano metodą różnic centralnych, a narzędziem obliczeniowym był program ABAQUS. Uzyskane po przeprowadzonej serii obliczeń rezultaty dostarczają pewnej wiedzy na temat możliwości podniesienia odporności konstrukcji na działanie wybuchu. W analizie wyników zwrócono uwagę na rozkład stref uszkodzeń konstrukcji, przemieszczenia oraz poziom energii pochłoniętej przez analizowaną konstrukcję i opcjonalnie występującą osłonę.

EN

This paper deals with checking through the numerical analysis what influence on reinforced concrete resistance has concrete of higher class and application of a shield absorbing portion of a shock wave. The analysis refers to an experiment known from literature regarding reinforced concrete slabs exposed to open-air explosion. The slabs differed in concrete class and lack, or use, of an extra shield absorbing portion of the shock wave. The problem was solved by application of the Finite Elements Method. The slab spatial model, geometric nonlinearity, concrete damaged plasticity model, concrete interaction with the reinforcement, boundary conditions, optional application of variable dimension shields and dynamic loading in form of the shock wave pressure were considered in particular analysis variants. The motion equations were being integrated by application of the central-difference method and the calculation tool applied was there ABAQUS software. The results obtained from a series of calculations performed provide some knowledge on a possibility to increase resistance of a structure to blast. Attention was focused, during results analysis, on distribution of the structure damage zones, displacements and level of energy absorbed by the analysed structure and optional shield.

11

Rozwój zniszczenia w żelbetowych płytach obciążonych wybuchem

Cichocki K.

Inżynieria i Budownictwo

|

2008

|

R. 64, nr 6

320-323

PL

Przedstawiono koncepcję skutecznego modelu materiałowego do zastosowania w analizie konstrukcji betonowych poddanych działaniu obciążeń nagłych od wybuchu lub uderzenia. Określono główne problemy tego rodzaju analizy. W celu weryfikacji przyjętego modelu materiałowego przeprowadzono symulację numeryczną badania eksperymentalnego oraz analizę jego wyników.

EN

The aim of the paper is to propose and present an effective material model for analysis of concrete structures subjected to impulsive loads due to explosions or impacts. The main problems concerning the fundamental aspects of the analysis were defined and discussed. In order to verify the assumed material model the numerical simulation of the experimental tests were performed and analyzed.