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中文摘要
本文探讨了采用四个混凝土模型对爆炸荷载作用下的全尺寸钢筋混凝土梁进行有限元模拟的性能。现场试验数据已用于比较每种情况下的模型结果。使用适当的程序LS-DYNA进行了数值建模。该程序集成了用于炸药说明的爆炸荷载程序（CONWEP），并包含四种不同的混凝土材料模型，包括：Karagozian和Case混凝土（KCC）、Winfrith、连续表面冠层模型（CSCM）和Riedel–Hiermaier–Thoma模型（RHT），基于10、15和20mm的混凝土网格。测试了六根全尺寸梁：其中四根用于数值模型的初始校准，另外两根在较小比例距离下进行测试。为了校准，将使用压力传感器和加速度计传感器获得的现场数据与数值模拟得出的结果进行比较。梁的毁伤表面和破裂形状用作参考比较。网格对加速度的影响已经显而易见，对于一些模型，梁的毁伤形状和尺寸产生的最大差异约为15%。在所有情况下，均显示并讨论材料模型与网格模型之间的变化。
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原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.dt.2024.05.002
主要结论
进行了六次全尺寸钢筋混凝土梁试验，以分析其在0.2至0.8 m·kg−1/3处的不同比例距离下对近爆炸的抵抗力。此外，在LS-DYNA计划中使用LBE进行了48次拉格朗日模拟。通过将混凝土的四个模型（KCC；Winfrith、CSCM和RHT）与三种不同的网格（10、15和20mm）相结合，进行模拟。
从全尺寸测试可以看出，在距离1m处承受低载荷（2kg和4kg TNT当量）的梁没有表现出明显的毁伤，特别是在暴露于爆炸的表面。然而，它们所承受的冲击加速度确实具有一定的重要性，因此建议在未来的工作中对爆炸事件后的材料内部进行研究。当保持距离不变且载荷增加到15kg TNT当量时，会发生非常局部的破坏，尤其是在梁的底部。在这种情况下，梁沿其次对称轴的线性裂缝发生弯曲。在相同的载荷下，将距离减少到半米，梁的中心区域出现明显的贯穿，长度达到1米。
模拟通常会捕获一般模式，但可能会高估或低估特定测量值，如毁伤长度、面积或最大位移。例如，KCC模型倾向于高估这些参数，相反，Winfrith模型倾向于低估这些参数，而CSCM和RHT模型则倾向于波动较小。然而，就破口形状或模式而言，KCC和CSCM模型最可靠。正如预期的那样，根据网格划分的所有记录压力的差异是最小的，因为它取决于元素的位置。这些值在模型之间不会改变。如果比较测得的加速度，则模拟与实验值非常吻合。然而，仍存在差异，尤其是对于10mm网格尺寸，一些模型（如Winfrith和RHT）显示的峰值加速度值比实验记录更高。在网格变得更粗（20mm）的情况下，所有模型和网格中的加速度倾向于降低，与试验中测量的范围一致。
材料模型、网格尺寸及其对加速度测量或模型毁伤和尺寸的影响之间存在复杂的非线性关系。尽管这里未对一些重要因素进行研究，例如钢筋分布、梁包裹、骨料的粒度或混凝土中能够提高韧性的最后纤维；但本研究所得的结果反映了理解尽可能多的因素之间相互作用的重要性。在使用未经测试的模型进行比较或校准时，这一点尤其重要，因为结果可能会被错误解读。
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编辑：陈微，曹文丽
审核：田丽
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简介
《Defence Technology》是由中国兵工学会主办的科技类综合性学术期刊，目前已被SCI、EI、Scopus、中国科技核心期刊数据库、中国引文数据库核心版和瑞典开放获取指南等多家数据库收录，期刊主要发表基础理论、应用科学和工程技术领域高水平原创性学术论文，包括理论研究、数值模拟和实验研究类文章。
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