LS-DYNA模拟仿真列车桥梁爆炸场景

使用ANSA/LS-DYNA软件模拟实际工程的应用，冲击波的传播过程。爆炸在地表和地下进行。分析结果被解释为评估对预定目标的损害，例如桥上轨道上的长途汽车。结果还扩展到研究桥梁或附近建筑物的附带损害。

LS-DYNA中的材料伪张量和线性可塑性已用于模拟。爆炸物始于地面，桥梁底部，两个基台中心之间。研究了这些位置的影响，以了解桥梁和轨道上的教练的损坏程度。

结论还表明，爆破后的桥梁遇到了一些主要的裂缝，并且可以通过提供额外的阻尼器和弹簧，对桥梁结构，轨道，其两侧的锚固结构进行适当的结构修改而制成抗爆桥梁结构。

在目前的情况下，诸如简易爆炸装置等非传统威胁的出现意味着需要不断改进航空防御结构或桥梁和天桥。因此，为了协助保护系统的设计，经常使用有限元（FE）分析。然而，本文讨论的一个问题是使用近场爆破的数值模型，该模型将准确预测铁路桥梁的结构响应。

一些作者证明，平滑粒子流体动力学（SPH）方法可用于模拟结构下的矿井爆炸爆炸。一些研究已经研究了在LS-DYNA中实施的任意拉格朗日欧拉（ALE）方法来模拟爆炸。在最近的过去，LS-DYNA具有新功能，Load Blast Enhanced特别适用于Blast仿真。尝试使用这种新的Load Blast Enhanced卡和Load Blast Segment，它不需要使用ALE或SPH捕获任何介质。尽管这种新技术看起来很有希望，但本研究中使用了Load Blast Enhanced技术来生成结构上的载荷。FE建模使用ANSA进行，后处理使用Meta-Post完成。

设置的有限元模型

结构建模涉及几何模型的创建; 使用ANSA完成材料，属性，网格，接触，适当边界和载荷的分配。

有限元模型如图1所示，并与ANSA预处理器中的79480个实体单元进行网格划分。

图1：列车和桥梁结构设置的有限元模型

为机车生成简化的有限元（FE）模型，并在钢筋混凝土（RCC）桥上站立。尽管模型是对称的完成建模以捕获爆炸对结构和机车的影响。该模型由一个20米长的桥梁组成，支撑在两个RCC基台上。长度为18.3896米的机车假定为静止，宽2.54米，高度为2.13米。在该模型中，完整的桥面板底部和基台内表面暴露于爆炸载荷。机车的总质量为28吨，相当于任何铁路上可用的普通机车，如图2所示。整个系统采用单一集成点砖元件建模。炸药沿着对称的x和y轴放置。从炸药到桥面底部的距离是2.90米（114.596英寸），距基台内面的距离是5.67米（223.703英寸）。刚性连接用于表示模型中的关节。

图2：机车和轨道

Load Blast段用于Blast加载，如图3所示。所有部件都是透明的，以便加载段的清晰可视化。

图3：爆炸载荷的载荷爆破段

用于进行RCC桥和机车模型的LS-DYNA分析的材料特性从文献中获得。

爆破装载

  使用LS-DYNA的ConWep爆炸压力功能来提供施加在桥底表面和基台内表面上的爆炸载荷。输入包括等效的TNT质量，爆炸类型（表面或空气），爆炸位置和施加压力的表面识别。根据这些信息，ConWep计算适当的反射压力值，并通过考虑冲击波的入射角将其应用于指定的表面。值得注意的是，在LS-DYNA中采用的ConWep会逐渐更新入射角，从而解释爆炸事件期间表面旋转对压力载荷的影响。

ConWep和ALE技术都已在文献中进行了研究和报道，用于模拟爆炸载荷。一般来说，ConWep空气爆炸功能，其中计算简单的优点，足以预测简单结构表面上的空气爆炸载荷。* LOAD_BLAST_ENHANCED和* LOAD_BLAST_SEGMENT用于结构上的爆炸加载。如图1所示，在地平面上放置了等长的约10公斤的TNT质量，基台的对称中心。

结果与讨论

  爆炸使桥面板从支撑物上引爆。用10公斤等效质量的TNT记录的最大位移是0.505米（1.6564英尺）。由于爆炸物放置在桥梁的底部，控制位移将在Z方向上，接下来将是Y方向。图4和图5显示了最大的全局轮廓图。

图4：Z-位移轮廓图

图5：Y位移轮廓图

图中显示了全局的应力等值线图，从中可以观察到轨道中出现的最大应力。该值越过材料的失效应力。

因此可以得出结论，导轨首先失效。在导轨和桥面板之间使用刚性连接，因此可以引起很多应力，因为它可以被建模为柔性接头。

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