| 致谢 | 第5-6页 |
| 摘要 | 第6-8页 |
| ABSTRACT | 第8-9页 |
| 第1章 绪论 | 第15-31页 |
| 1.1 钢储罐的应用发展与结构形式 | 第15-18页 |
| 1.1.1 钢储罐的应用现状与发展前景 | 第15-16页 |
| 1.1.2 钢储罐的结构形式 | 第16-18页 |
| 1.2 国内外储罐爆炸灾害事故 | 第18-19页 |
| 1.3 国内外储罐爆炸的研究现状 | 第19-28页 |
| 1.3.1 爆炸荷载 | 第19-24页 |
| 1.3.2 爆炸荷载作用下的结构动力响应 | 第24-25页 |
| 1.3.3 流固耦合基本理论与弱耦合方法 | 第25-28页 |
| 1.4 本文的主要工作 | 第28-31页 |
| 第2章 基于TNT当量法的钢储罐外部爆炸荷载数值模拟 | 第31-62页 |
| 2.1 引言 | 第31页 |
| 2.2 储罐外部爆炸的基本理论 | 第31-34页 |
| 2.2.1 空气中的爆炸现象 | 第31-32页 |
| 2.2.2 爆炸冲击波的产生和传播 | 第32-33页 |
| 2.2.3 爆炸冲击波的反射 | 第33页 |
| 2.2.4 爆炸冲击波超压与作用时间 | 第33-34页 |
| 2.3 爆炸问题的LS-DYNA算法 | 第34-36页 |
| 2.3.1 ANSYS/LS-DYNA程序 | 第34-35页 |
| 2.3.2 ALE技术与罚函数算法 | 第35-36页 |
| 2.4 钢储罐外部爆炸的有限元模型 | 第36-51页 |
| 2.4.1 计算假设与几何模型 | 第36-37页 |
| 2.4.2 单元选取与材料本构 | 第37-39页 |
| 2.4.3 网格划分方式与网格尺寸对数值模拟的影响 | 第39-42页 |
| 2.4.4 边界条件与约束情况 | 第42-43页 |
| 2.4.5 关键字文件的生成与修改 | 第43-44页 |
| 2.4.6 有限元模型的有效性验证 | 第44-48页 |
| 2.4.7 典型模拟结果 | 第48-51页 |
| 2.5 钢储罐外部爆炸荷载的参数分析 | 第51-55页 |
| 2.5.1 比例距离的影响 | 第51-52页 |
| 2.5.2 储罐高径比的影响 | 第52-54页 |
| 2.5.3 储罐容积的影响 | 第54-55页 |
| 2.6 钢储罐外壁面爆炸荷载的分布规律与简化模型 | 第55-60页 |
| 2.6.1 沿环向的分布 | 第55-56页 |
| 2.6.2 沿高度的分布 | 第56-57页 |
| 2.6.3 外部爆炸荷载的简化模型 | 第57-60页 |
| 2.7 本章小结 | 第60-62页 |
| 第3章 外部爆炸作用下钢储罐结构的动力响应 | 第62-84页 |
| 3.1 引言 | 第62页 |
| 3.2 外爆作用下钢储罐动力响应的耦合分析 | 第62-76页 |
| 3.2.1 耦合分析有限元模型 | 第62-65页 |
| 3.2.2 Cowper-Symonds材料模型的实验验证 | 第65-68页 |
| 3.2.3 典型模拟结果 | 第68-71页 |
| 3.2.4 比例距离的参数分析 | 第71-74页 |
| 3.2.5 罐壁厚度的参数分析 | 第74-76页 |
| 3.3 外爆作用下钢储罐动力响应的解耦分析 | 第76-82页 |
| 3.3.1 储罐罐壁荷载分区 | 第76-77页 |
| 3.3.2 爆炸荷载时程曲线的分区加载 | 第77-79页 |
| 3.3.3 解耦与耦合结果的对比分析 | 第79-82页 |
| 3.4 本章小结 | 第82-84页 |
| 第4章 基于TNT当量法的钢储罐内部爆炸荷载数值模拟 | 第84-108页 |
| 4.1 引言 | 第84页 |
| 4.2 钢储罐内部蒸气云爆炸的基本理论 | 第84-86页 |
| 4.2.1 蒸气云爆炸的发生条件 | 第84-85页 |
| 4.2.2 蒸气云爆炸的基本形式 | 第85-86页 |
| 4.2.3 蒸气云爆炸的计算模型 | 第86页 |
| 4.3 钢储罐内部爆炸的有限元模型 | 第86-93页 |
| 4.3.1 计算假设与几何模型 | 第86-87页 |
| 4.3.2 蒸气云爆炸的TNT当量估算 | 第87页 |
| 4.3.3 单元选取与材料模型 | 第87-88页 |
| 4.3.4 网格划分与边界约束 | 第88页 |
| 4.3.5 有限元模型的实验验证 | 第88-90页 |
| 4.3.6 典型模拟结果 | 第90-93页 |
| 4.4 钢储罐内部爆炸荷载的参数分析 | 第93-104页 |
| 4.4.1 储罐高径比的影响 | 第94-97页 |
| 4.4.2 炸药TNT当量的影响 | 第97-100页 |
| 4.4.3 储罐顶盖形式的影响 | 第100-104页 |
| 4.5 考虑耦合效应对储罐内部爆炸荷载的影响 | 第104-106页 |
| 4.6 本章小结 | 第106-108页 |
| 第5章 基于计算流体动力学的钢储罐内部爆炸荷载数值模拟 | 第108-134页 |
| 5.1 引言 | 第108页 |
| 5.2 密闭空间可燃气体爆炸的基本理论 | 第108-111页 |
| 5.2.1 可燃气体爆炸机理 | 第108-110页 |
| 5.2.2 可燃气体爆炸的基本参数 | 第110-111页 |
| 5.3 密闭空间可燃气体爆炸的CFD模型与数值方法 | 第111-114页 |
| 5.3.1 基本假设与控制方程 | 第111-112页 |
| 5.3.2 湍流模型与燃烧模型 | 第112-113页 |
| 5.3.3 容积反应与壁面函数 | 第113-114页 |
| 5.3.4 数值方法 | 第114页 |
| 5.4 CFD模型有效性的实验验证 | 第114-117页 |
| 5.5 储罐内部可燃气体爆炸的CFD模拟 | 第117-122页 |
| 5.5.1 储罐内部可燃气体爆炸的CFD模型 | 第117-118页 |
| 5.5.2 爆炸流场与爆炸荷载的模拟结果 | 第118-121页 |
| 5.5.3 CFD模型与TNT当量模型模拟结果的对比分析 | 第121-122页 |
| 5.6 储罐内部可燃气体爆炸荷载的参数分析 | 第122-132页 |
| 5.6.1 储罐高径比的影响 | 第122-126页 |
| 5.6.2 储罐容积的影响 | 第126-127页 |
| 5.6.3 储罐顶盖形式的影响 | 第127-130页 |
| 5.6.4 可燃气体种类与浓度的影响 | 第130-132页 |
| 5.6.5 罐内初始压力的影响 | 第132页 |
| 5.7 本章小结 | 第132-134页 |
| 第6章 内部爆炸作用下钢储罐动力响应的双向流固耦合分析 | 第134-151页 |
| 6.1 引言 | 第134页 |
| 6.2 双向流固耦合的基本理论与求解方法 | 第134-137页 |
| 6.2.1 流固耦合的基本控制方程 | 第134-135页 |
| 6.2.2 流固耦合界面的网格映射与数据传递 | 第135-137页 |
| 6.2.3 双向流固耦合的求解流程 | 第137页 |
| 6.3 内部爆炸作用下钢储罐动力响应的双向流固耦合分析 | 第137-144页 |
| 6.3.1 流体域模型与固体域模型 | 第137-138页 |
| 6.3.2 动网格模型与材料本构 | 第138-142页 |
| 6.3.3 钢储罐动力响应的双向耦合分析结果 | 第142-144页 |
| 6.4 内部爆炸作用下钢储罐动力响应的解耦分析 | 第144-149页 |
| 6.4.1 储罐顶盖与罐壁爆炸荷载的分区加载 | 第145-147页 |
| 6.4.2 钢储罐动力响应的解耦分析结果 | 第147-149页 |
| 6.5 本章小结 | 第149-151页 |
| 第7章 钢储罐结构抗爆抑爆优化措施探讨 | 第151-165页 |
| 7.1 引言 | 第151页 |
| 7.2 惰性气体对钢储罐内部爆炸的抑爆作用 | 第151-154页 |
| 7.2.1 惰性气体对内部爆炸荷载的影响 | 第152-153页 |
| 7.2.2 惰性气体对可燃气体爆炸极限的影响 | 第153-154页 |
| 7.3 罐内储液对内部爆炸的抑爆作用 | 第154-156页 |
| 7.3.1 含储液的钢储罐内部爆炸的CFD模拟 | 第154-156页 |
| 7.3.2 储液水平对内部爆炸荷载的影响 | 第156页 |
| 7.4 钢储罐顶壁/底壁连接优化对内部爆炸的抗爆作用 | 第156-158页 |
| 7.4.1 连接倒圆优化后内部爆炸的CFD模拟 | 第157-158页 |
| 7.4.2 连接倒圆半径对内部爆炸荷载的影响 | 第158页 |
| 7.5 钢储罐外部地面防爆带的抗爆作用 | 第158-164页 |
| 7.5.1 设防爆带的钢储罐外部地面爆炸有限元模拟 | 第159-162页 |
| 7.5.2 防爆带几何尺寸与布置范围对抗爆作用的影响 | 第162-164页 |
| 7.6 本章小结 | 第164-165页 |
| 第8章 结论与展望 | 第165-169页 |
| 8.1 本文主要结论 | 第165-167页 |
| 8.2 进一步工作展望 | 第167-169页 |
| 参考文献 | 第169-181页 |
| 作者简历与科研成果 | 第181页 |
