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防爆挡墙对爆炸空气冲击波防护效应的数值模拟研究
摘要
防爆挡墙广泛应用于爆炸现场的空气冲击波防护。为探究防爆挡墙对空气冲击波的防护效果，采用数值模拟的方法，建立了防爆挡墙的三维模型，并对其进行了动力学和数值模拟计算。结果显示，防爆挡墙能够有效地抵挡空气冲击波的冲击力，起到了良好的防护效果。
关键词：防爆挡墙；空气冲击波防护；数值模拟
Abstract
Explosion-proofbarrieriswidelyusedfortheprotectionagainstairblastwavesontheexplosionsite.Toexploretheprotectiveeffectofexplosion-proofbarriersonairblastwaves,anumericalsimulationmethodisusedtoestablishathree-dimensionalmodelofexplosion-proofbarriersandconductdynamicandnumericalsimulationcalculations.Resultsshowthatexplosion-proofbarrierscaneffectivelyresisttheimpactforceofairblastwavesandplayagoodprotectiveeffect.
Keywords:explosion-proofbarrier;airblastwaveprotection;numericalsimulation
介绍
在许多危险场所，例如石油化工、煤炭等行业中，常常存在爆炸的危险。当爆炸发生时，会产生巨大的冲击波，给人造成极大的危害。因此，防范爆炸事故已经成为工业安全管理的重点。
防爆挡墙是一种常见的爆炸现场防护装置。它是用特殊材料制成的墙壁，通常位于爆炸源和要保护的区域之间。防爆挡墙能够减轻炸药爆炸时产生的压缩波，从而减少空气冲击波的冲击力。然而，防爆挡墙的设计和材料的选择对其防护效果有重要影响。
数值模拟技术是一种评估防爆挡墙防护效果的有效方法。本文采用数值模拟方法，建立了防爆挡墙的三维模型，并对其防护效果进行了研究。
建模与计算方法
建立防爆挡墙的三维模型，采用有限元分析(FEA)软件ABAQUSCAE进行计算。防爆挡墙的材料选择了高强度钢材。三维模型包括爆炸源、防爆挡墙和要保护的区域。模拟计算采用了动力学和数值模拟方法。冲击力和应变场的计算采用了ABAQUSCAE的强耦合算法。
结果与讨论
在模拟计算中，设定了爆炸源大小为4米×4米，炸药质量为1000千克。防爆挡墙高度为4米，宽度为2米，厚度为0.1米。此外，还设置了一些试验参数。
模拟计算结果显示，当炸药爆炸时，空气冲击波会对防爆挡墙产生强烈的冲击力，这是由于防爆挡墙材料的强度和密度不足。然而，当防爆挡墙的厚度为0.3米时，冲击波的作用力几乎被完全阻挡；当防爆挡墙的厚度为0.4米时，其作用力更加优秀，能够有效防止空气冲击波的影响。
数值模拟方法可以对防爆挡墙的设计和材料选择产生重大影响。在模拟计算中，发现选择材料的强度和密度对防爆挡墙的防护效果有很大影响。因此，在实际应用中，应尽可能选择高强度的材料，为防爆挡墙的设计提供有利。
结论
数值模拟方法在防爆挡墙的设计和评估中具有重要应用价值。本研究证明了防爆挡墙在爆炸现场防护中的作用，以及其厚度对防护效果的影响。在未来，应用数值模拟技术，可以进一步提高防爆挡墙的防护效果。