Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng để giảm áp lực nổ lên kết cấu công trình

Mục đích của luận án là nghiên cứu cơ chế ứng xử và khả năng ứng dụng của vật liệu xốp trong việc hấp thụ năng lượng khi chịu tác động của áp lực từ vụ nổ. Từ đó đưa ra giải pháp cấu tạo phù hợp của kết cấu bảo vệ sử dụng vật liệu xốp để giảm tác dụng của áp lực nổ lên kết cấu công trình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng để giảm áp lực nổ lên kết cấu công trình i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cố GS.TS Vũ Đình Lợi và TS Lê Anh Tuấn đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi về nhiều mặt trong suốt quá trình hoàn thành luận án nghiên cứu này. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Bộ môn Cơ sở kỹ thuật công trình, Bộ môn Xây dựng công trình quốc phòng, Viện Kỹ thuật công trình đặc biệt, Phòng Sau đại học - Học viện Kỹ thuật Quân sự đã luôn tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu. ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Công Nghị iii MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................... iii DANH MỤC KÝ HIỆU ............................................................................... vii DANH MỤC VIẾT TẮT............................................................................. xiii DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................... xv DANH MỤC BẢNG ................................................................................... xxi MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 4 1.1. Sơ lược về cơ chế và đặc tính của vụ nổ .................................................. 4 1.1.1. Tác động của vụ nổ............................................................................... 4 1.1.2. Sóng xung kích ..................................................................................... 5 1.1.3. Ảnh hưởng khối lượng nổ hiệu dụng và khoảng cách ........................... 6 1.1.4. Giới hạn tải trọng nghiên cứu ............................................................... 6 1.2. Một số giải pháp giảm tác dụng áp lực nổ lên công trình ......................... 7 1.2.1. Giải pháp chung.................................................................................... 7 1.2.2. Ứng dụng vật liệu chống tác động của áp lực nổ................................... 8 1.2.3. Bàn luận hiệu quả các giải pháp.......................................................... 16 1.3. Ứng dụng vật liệu xốp giảm tác động của áp lực nổ .............................. 17 1.3.1. Một số nghiên cứu điển hình trên thế giới ........................................... 17 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................ 21 1.3.3. Mô hình hóa vật liệu xốp mật độ thấp ................................................. 22 1.3.4. Bàn luận vấn đề nghiên cứu ................................................................ 27 1.4. Nghiên cứu thực nghiệm nổ và mô phỏng số ......................................... 27 1.4.1. Thực nghiệm nổ hiện trường .............................................................. 27 iv 1.4.2. Phần mềm phân tích phần tử hữu hạn mô phỏng số vụ nổ .................. 28 1.5. Kết luận chương .................................................................................... 30 Chương 2 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ ÁP LỰC CỦA VẬT LIỆU XỐP VÀ ỨNG DỤNG ................................................................................. 32 2.1. Giới thiệu chung về vật liệu xốp ............................................................ 32 2.2. Ứng xử cơ học của vật liệu xốp chịu nén ............................................... 33 2.2.1. Tính chất cơ học của vật liệu xốp ....................................................... 33 2.2.2. Ứng xử cơ học của vật liệu xốp chịu nén ............................................ 36 2.2.3. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng đến ứng xử của vật liệu ................... 43 2.3. Nghiên cứu phương pháp mô hình hóa vật liệu xốp chịu áp lực nén ...... 47 2.3.1. Thí nghiệm nén đơn trục mẫu xốp XPS .............................................. 47 2.3.2. Lựa chọn mô hình vật liệu cho xốp XPS trong LS-DYNA ................. 49 2.3.3. Mô phỏng thí nghiệm nén xốp bằng LS-DYNA ................................. 52 2.3.4. Bàn luận kết quả phương pháp mô hình hóa ....................................... 60 2.4. Ứng dụng hấp thụ áp lực tác động của vật liệu xốp ............................... 61 2.4.1. Nguyên lý chung hấp thụ năng lượng tác động của vật liệu xốp ......... 61 2.4.2. Vật liệu xốp hấp thụ áp lực nổ ............................................................ 62 2.4.3. Vật liệu xốp hấp thụ động năng va chạm ............................................ 66 2.4.4. Giảm rung động của vật liệu xốp ........................................................ 67 2.4.5. Giảm chấn của vật liệu xốp................................................................. 69 2.5. Kết luận chương .................................................................................... 70 C h ư ơ n g 3 N GH I ÊN C Ứ U XÂY D Ự N G V À CHUẨN H Ó A M Ô H ÌN H M Ô PH Ỏ N G SỐ ......................................................................... 71 3.1. Mô phỏng vụ nổ trong không khí........................................................... 71 v 3.1.1. Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 71 3.1.2. Thiết lập mô hình mô phỏng số .......................................................... ...