Збільшена відстань

Пов’язані терміни:

Енергетична інженерія
Аеродинамічні труби
Амплітуди
Насадка
Надлишковий тиск
Ударний фронт
Швидкість звуку

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Вибухові загрози та вибухонебезпечне завантаження

1.9.2 Масштабування вибуху

Зручно масштабувати параметри повітряної вибуху відповідно до розмірного закону масштабування «куб-корінь»

де Z - «масштабована відстань» з одиницями виміру м/кг 1/3, R - відстань (м) від центру заряду вибухової речовини до цілі, а W - вага заряду (кг); W - це, як правило, еквівалент тротилу. Цей закон масштабування вказує, що два заряди з однаковою геометрією в однакових умовах навколишнього середовища, однаковим вибуховим складом та різним розміром (вагою) створюватимуть самоподібні вибухові хвилі, якщо їх масштабовані відстані рівні; відстань R для кожного заряду повинна відповідати рівнянню. 1.13. Масштаб куб-корінь також відомий як масштабування Гопкінсона – Кранца, названий на честь двох незалежних розробників закону.

Бетонні плити надвисокої продуктивності під вибуховим навантаженням

3.2.1.4 Обговорення експериментальних результатів

Конспект експериментальних спостережень представлений на рис. 3.5. З порівняння серед UHPC-D3A, UHPC-D3B та UHPC-D4 можна зробити висновок, що структурна реакція сильно залежить від сценаріїв вибуху. Зі зменшенням масштабованої відстані (мається на увазі більший вибух або ближчий діапазон), в цьому експерименті від 3,05 до 0,50 м кг -1/3, а потім до 0,41 м кг -1-3, постійний прогин елементів збільшується, а реакція плити зміщується від діапазону пружності до пластичного діапазону, а потім до руйнування. Еластичний діапазон характеризується відсутністю постійного прогину, де пластичний діапазон демонструє постійний прогин після припинення вибуху. Вважається, що плита вийшла з ладу, коли вона зазнала значних деформацій (UHPC-D3B).

Рисунок 3.5. Реакції плит після вибуху.

Крім того, із порівняння між UHPC-D1 та UHPC-D3B зазначається, що за тим самим сценарієм вибуху арматура відіграє значну роль у протистоянні загальним структурним пошкодженням. З м’яким зміцненням 300 МПа, що дає межу міцності, UHPC-D3B повністю зруйнувався після вибуху. Завдяки зміцненню в 600 МПа, що дає межу міцності, UHPC-D1 демонструє пластикові пошкодження, але не повний збій. Такий же висновок можна зробити щодо UHPC-D2 зі сталевою арматурою 1750 МПа та UHPC-D4 зі сталевою арматурою 300 МПа. UHPC-D2 перевершив UHPC-D4 майже без пошкоджень, тоді як UHPC-D4 зазнав пластичного згинального пошкодження зі значним відхиленням в середньому прольоті.

Для плити NSC NSC-1, незважаючи на те, що масштабована відстань була збільшена до 0,75 м кг −1/3, плита була повністю зруйнована з пошкодженням згинанням в середньому прольоті та крихким пошкодженням зсуву близько до опори. Інституційні експериментальні спостереження довели, що плити, сконструйовані з матеріалу UHPC, працювали набагато краще, ніж звичайні плити НБК в екстремальних умовах вибухового навантаження.

Після випробування на плиті NSC-1 було відзначено, що велика кількість осколків утворюється в середині прольоту плити. Вважається, що ці фрагменти індуковані сильним поширенням вибухової хвилі. За умови вибухового навантаження на проксимальній поверхні плити бетон відчуває стиск і може вийти з ладу під великою стискаючою силою і створити кратер. Коли стискаюча хвиля напруги взаємодіє із вільною поверхнею нижньої частини плити, вона відбивається і перетворюється на хвилю розтягування. За цієї умови через низький опір розтягуванню NSC тріщина утворюватиметься, якщо чиста напруга перевищує динамічну міцність на розрив бетону. Крім того, якщо захоплений імпульс є достатньо великим, щоб подолати сили опору, такі як зв'язок, зсув по периферії ділянки, що тріснула, і механічне блокування, відбувається бетонне розшарування, а тріснуті частини дещо зміщуються із задньої частини конструкції швидкість. Ці фрагменти можуть спричинити вторинні травми персоналу, захищеному конструкціями, і тому їх слід уникати при захисному дизайні.

Бетону та уламків не було видно на плитах UHPC-3B та UHPC-4, які піддавались навіть сильним вибуховим навантаженням, і їхня підвищена стійкість до відпаду може бути пов’язана з мостиковим ефектом сталевих волокон. Після того, як початкова тріщина трапляється на плитах UHPC, сталеве волокно моститься над тріщинами і затримує розширення тріщини. Сталеві волокна також мають вищий модуль пружності, ніж бетон, що означає, що під час деформації вони поглинають велику кількість енергії і, отже, зменшують напруження, що передаються навколишньому бетонному матриксу.

У таблиці 3.4 перераховано центральний прогин, отриманий від LVDT. Серед усіх плит UHPC-D2 з високоміцною сталевою арматурою вважається найкращою. Під вибуховим навантаженням на масштабованій відстані 0,5 м кг −1/3 UHPC-D2 відновив початковий стан навіть після максимального відхилення 41 мм під час вибуху.

Таблиця 3.4. Центральний прогин плит

No плити Масштабована відстань (м кг −1/3) Максимальне відхилення (мм) Постійне відхилення (мм) Діапазон відгуку

UHPC-D1	0,41	**	53,0	Пластикові
UHPC-D2	0,50	41,0	0,0	Еластичний
UHPC-D3A	3.05	1.0	0,0	Еластичний
UHPC-D3B	0,41	**	**	Помилка
UHPC-D4	0,50	72,0	40,0	Пластикові
НБК-1	0,75	*	*	Помилка

** Дані несправні; * Дані не зібрані.

Через відсутність даних про тиск на поверхні плити, на рис. 3.6 наведено порівняння між експериментальними даними та прогнозом UFC [37] щодо тиску у вільному повітрі, який реєструється датчиком тиску на рис. 3.3. Можна помітити, що коли масштабована відстань порівняно велика, як у тесті UHPC-D3A, UFC може давати хороші прогнози як щодо пікового тиску, так і для позитивної тривалості вибуху. Зі зменшенням масштабованої відстані UFC може давати розумні, якщо не точні прогнози. Невідповідність експериментальних даних прогнозам UFC, коли масштабована відстань мала, можна пояснити тим, що результати тестів у цьому дослідженні отримані з обмежених та розсіяних тестів, які можуть містити помилки вибірки.

Малюнок 3.6. Порівняння історії вільного тиску повітря.