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

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.

3

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.

4

Wzmacnianie elementów żelbetowych laminatami na obciążenia wybuchowe

Poneta P., Stolarski A.

Inżynieria i Budownictwo

|

2012

|

R. 68, nr 5

259-263

PL

Omówiono badania doświadczalne odporności elementów konstrukcyjnych, takich jak belki, słupy i płyty żelbetowe wzmocnione wysoko wytrzymałościowymi laminatami polimerowymi, na oddziaływania wybuchowe. Przedstawiono program badań doświadczalnych elementów żelbetowych, opisano stanowiska badawcze, scharakteryzowano oddziaływania wybuchu na elementy. Podano wyniki badań materiałów konstrukcyjnych, z których zostały wykonane elementy badawcze, oraz badań elementów konstrukcyjnych obciążonych wybuchowo. Badania wykazały wpływ wzmocnienia na zwiększenie nośności, zmniejszenie przemieszczeń, ograniczenie obszarów destrukcji betonu, zwiększoną zdolność do pochłaniania energii elementów konstrukcyjnych.

EN

Comparative experimental investigations of the level of resistance of simple structural members as are the reinforced concrete beams, columns and plates strengthened by the high-resistance polymer lamina on explosive actions are the purpose of the paper. The work includes the description of the experimental investigations programme of reinforced concrete members, description of investigative stands, character of the influence of the explosion on the members, the results of the experimental investigations of the structural materials of which investigative members were made and results of investigations of structural members under explosive loading. The investigations showed the influence of the strengthening by polymer lamina on increasing of load-carrying capacity, decreasing of the displacements, limitation of the areas of the concrete destruction, and enlarged ability to the energy absorption of structural members.

5

Modelowanie wstrząsu schronu pod obciążeniem wybuchowym

Bąk G., Szcześniak Z.

Inżynieria i Budownictwo

|

2012

|

R. 68, nr 5

280-282

PL

Przedstawiono modele dyskretne do wyznaczenia efektów wstrząsu schronu wykopowego. Zagadnienie wstrząsu potraktowano jako efekt dynamicznej interakcji budowli zagłębionej w ośrodku gruntowym, wywołany działaniem powietrznej fali uderzeniowej. Rozwiązanie problemu wymaga uwzględnienia efektów falowych w niejednorodnym ośrodku gruntowym, wywołujących ruch unoszenia obiektu i wyznaczenia drgań konstrukcji w warunkach współdziałania z przyległym ośrodkiem.

EN

A discrete model to determine the effects of discrete shock underground shelter was presented in the paper. The shock problem was treated as an effect of dynamic interaction of structures embedded in the ground medium caused by the action of air shock wave. Solving the problem requires the inclusion of wave effects in an inhomogeneous ground medium, causing movement of drift of the object and determine the vibration of the structure in terms of interaction with the adjacent ground medium.

6

Badania elementów żelbetowych wzmocnionych laminatami obciążonych wybuchowo. Cz. 3, Wyniki badań płyt żelbetowych

Poneta P., Giluń A., Jurczuk J., Świeżewski P., Stolarski A., Bąk G., Błażejewicz T., Krzewiński R., Onopiuk S., Rekucki R., Szcześniak Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2012

|

Vol. 61, nr 2

269-296

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych płyt żelbetowych. Badania przeprowadzono dla elementów żelbetowych, zwykłych bez dodatkowego wzmocnienia oraz dla elementów wzmocnionych wysokowytrzymałościowymi powłokowymi laminatami z włókien aramidowych, szklanych i węglowych. Zasadniczą częścią pracy jest prezentacja wyników badań, na które składają się schematy mechanizmów zniszczenia oraz trwałe przemieszczenia płyt.

EN

The results of experimental investigations of reinforced concrete plates were introduced in the present part of the paper. Investigations were carried out for two kinds of reinforced concrete elements, i.e., plain elements without additional strengthening and for elements strengthened by high-strength coating laminates made from aramide, glass, and carbon fibres. The schemes of failure mechanisms and the permanent displacements of plates were presented as the principal results of the investigations. It was stated in the result of investigations, that reinforced concrete structural elements strengthened by high-strength laminates show, under the explosive loading enlargement the carrying capacity, decrease in displacements, the limitation of the destruction areas of the concrete, enlarged ability to absorption of the energy. The respective parameters of effort and deformation depend on the kind of material strengthening and the configuration of the strengthening. It was confirmed that the application of coating strengthening generates the new effects of local type in reinforced concrete elements, namely swelling the concrete under laminate, the thread and superficial separation of the laminate, in this on the whole surface, the tearing the laminate and, first of all, decrease in the range of the failure of the element and elimination of the spread of the damaged fragments of the concrete.

7

Badania elementów żelbetowych wzmocnionych laminatami obciążonych wybuchowo. Cz. 2, Wyniki badań belek i słupów żelbetowych

Poneta P., Giluń A., Jurczuk J., Świeżewski P., Stolarski A., Bąk G., Błażejewicz T., Krzewiński R., Onopiuk S., Rekucki R., Szcześniak Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2012

|

Vol. 61, nr 1

31-63

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych belek i słupów żelbetowych. Badania przeprowadzono dla elementów żelbetowych zwykłych bez dodatkowego wzmocnienia oraz dla elementów wzmocnionych wysokowytrzymałościowymi powłokowymi laminatami z włókien aramidowych, szklanych i węglowych. Zasadniczym celem pracy jest prezentacja wyników badań, na które składają się schematy mechanizmów zniszczenia oraz podstawowe parametry reakcji dynamicznej badanych elementów.

EN

The results of the experimental investigations of reinforced concrete beams were introduced in the present part of the paper. Investigations were carried out for two kinds of reinforced concrete elements, i.e. plain elements without the additional strengthening and for elements strengthened by high-strength coating laminates made from aramide, glass and carbon fibres. Principal aim of the paper is introduction of the results of the investigations, i.e., the schemes of the failure mechanisms, change in the time of the support force, displacements and acceleration parameters.

8

Modelowanie numeryczne budynków obciążonych wybuchowo

Łuszczki M., Siwiński J., Stolarski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 1

243-256

PL

Celem pracy jest opracowanie modeli numerycznych budynków oraz przeprowadzenie analizy wytężenia budynków pod wpływem działania obciążeń wyjątkowych. Na podstawie naziemnego skaningu laserowego, dokumentacji archiwalnej oraz przeprowadzonej inwentaryzacji budowlanej opracowano dyskretne modele obliczeniowe konstrukcji budynków, wykorzystując możliwości programu metody elementów skończonych. Przeprowadzono analizę stanu wytężenia konstrukcji budynków pod działaniem obciążeń wybuchowych. Praca zawiera również analizę zachowania konstrukcji po usunięciu elementów uszkodzonych w wyniku oddziaływania wybuchu ładunku materiału wybuchowego.

EN

The elaboration of the numerical models of building objects is the aim of the paper as well as execution of the analysis of effort of the buildings under the influence of the accidental loadings. Using the possibilities of the program of the finite element method, the discreet computational model of the buildings construction were worked out on the basis of ground-based laser scanning, archival documentation and conducted inventory control. The analysis of the effort state of the construction of buildings for explosive loadings was conducted. The paper also contains the analysis of the construction behaviour after removal of elements damaged in the result of the explosion action of the explosive material charge.

9

Dynamic response of a spherical ballistic casing loaded explosively to current movement of boundary conditions limiting surfaces

Włodarczyk E., Zielenkiewicz M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 4

139-159

EN

Dynamic fields of: displacements, strains, and stresses in a spherical thick-walled ballistic casing loaded internally by the pressure of detonation products were studied. The casing material was assumed to be homogenous, isotropic, and elastically incompressible. It turns out that this kind of casing loaded as mentioned above oscillates radially with specific angular frequency, alike the mechanical system with one degree of freedom. Two mathematical models of the studied problem were considered: the linear model, in which boundary conditions were applied to the initial position of limiting surfaces of the casing (Lagrangian coordinates), and the non-linear model, taking into account the movement of casing limiting surfaces in boundary conditions (Eulerian coordinates). For the linear model, the analytic closed form solution to the problem was obtained. In case of very small elastic strains, less than 1%, the results obtained for this model are convergent to the non-linear solution. Only in this range of strains, it can be used in engineering calculations. For larger strains, the errors resulting from the linearization of the problem are of the order of dozen and more per cent. The linearization of the problem distorts quantitative and qualitative view of casing dynamic parameters.

PL

Zbadano dynamiczne pola: przemieszczeń, odkształceń i naprężeń w kulistej grubościennej osłonie balistycznej, obciążonej wewnętrznie ciśnieniem produktów detonacji materiału wybuchowego. Założono, że materiał osłony jest jednorodny izotropowy i sprężyście nieściśliwy. Okazuje się, że taka osłona pod wymienionym obciążeniem drga radialnie z określoną częstością kołową, podobnie jak układ mechaniczny o jednym stopniu swobody. Rozpatrzono dwa modele matematyczne badanego zagadnienia: liniowy, w którym warunki brzegowe lokalizowano na początkowym położeniu powierzchni granicznych osłony (współrzędne Lagrange'a) i nieliniowy, uwzględniający ruch granicznych powierzchni osłony w warunkach brzegowych (współrzędne Eulera). Dla modelu liniowego uzyskano analityczne zamknięte rozwiązanie problemu. W przypadku bardzo małych odkształceń sprężystych, mniejszych od 1% otrzymuje się z niego wyniki zbieżne z rozwiązaniem nieliniowym. Tylko w tym przedziale odkształceń można go stosować w inżynierskich obliczeniach. Dla większych odkształceń błędy wynikające z linearyzacji problemu są rzędu kilkunastu i więcej procent. Linearyzacja zagadnienia zniekształca ilościowy i jakościowy obraz dynamicznych parametrów osłony.

10

Badania elementów żelbetowych wzmocnionych laminatami obciążonych wybuchowo. Cz. 1, Opis programu badań i badania materiałów konstrukcyjnych

Poneta P., Giluń A., Jurczuk J., Świeżewski P., Stolarski A., Bąk G., Błażejewicz T., Krzewiński R., Onopiuk S., Rekucki R., Szcześniak Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 4

41-77

PL

W pracy przedstawiono motywację podjęcia oraz koncepcję realizacji zamierzenia badawczego. W pierwszej części pracy przedstawiono opis programu badań doświadczalnych elementów żelbetowych. Badania przeprowadzono dla trzech rodzajów elementów żelbetowych zwykłych bez dodatkowego wzmocnienia oraz dla elementów wzmocnionych wysokowytrzymałościowymi powłokowymi laminatami z włókien aramidowych, szklanych i węglowych. Opisano stanowiska do badania elementów obciążonych wybuchowo. Przedstawiono charakterystykę oddziaływania wybuchu na badane elementy wraz z metodą szacowania obciążenia wybuchowego. Zaprezentowano wyniki badań materiałów konstrukcyjnych: betonu, stali zbrojeniowej i laminatów wykorzystanych do wykonania belek, słupów i płyt żelbetowych będących przedmiotem badań w pracy.

EN

The justification of undertaking and a conception of realization of the investigations of reinforced concrete elements under the explosive load were presented in the paper. The description of the experimental investigations programme of reinforced concrete elements was introduced in the present part of the paper. The investigative stands and the method of the investigations in which impulsive loading was generated by the explosive material were described. The characteristics of influence of explosion on investigative elements were introduced and the method of estimation of the loading values on the considered elements was given. The results of the investigations of the structural materials of which studied reinforced concrete elements were made were introduced in the present part of the paper. Investigations concerned to the concrete, reinforcing steel, and laminates from aramide, glass, and carbon fibres.

11

Badania stali 38HMJ po wybuchowym umacnianiu i azotowaniu.

Nowaczewski J., Maranda A., Kawałek A., Rudnicki J.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

439-443

PL

W pracy scharakteryzowano układy wybuchowe stosowane do umacniania wybuchowego stali 38HMJ, w celu zwiększenia grubości warstwy azotowanej metodą gazową. Przedstawiono wyniki pomiarów rozkładów mikrotwardości na przekrojach próbek po różnych wariantach umacniania wybuchowego. Pokazano zdjęcia mikrostruktury badanej stali azotowanej metodą 'nitreg' bez obciążania wybuchowego i po obciążeniu wybuchowym. Określono wpływ wybuchowego umacniania na rodzaj i grubość warstwy azotowanej metodą 'nitreg'.

EN

The paper describes the explosive systems used for the explosion-hardening of 38HMJ steel aimed to increase the thickness of the nitrided layers produced by the gas method. The results of the measurements of the microhardness distributions over the sample cross-sections after explosion-hardening effected in various variants are discussed. Photographs of the microstructure of the steel examined after it has been subjected to nitriding by the 'nitreg' method with and without explosive loading are shown. The effect of explosive hardening on the kind and thickness of the layer nitrided using the 'nitreg' method was determined.