二维与三维模型下地下拱形结构爆炸响应比较分析

"本文对比了地下拱形结构在爆炸荷载作用下的二维(2D)和三维(3D)数值计算模型，探讨了两种模型在动力响应上的差异，并确定了等效计算的条件和范围。" 在研究地下拱形结构面对爆炸冲击的动力响应时，数值计算是一种常用且有效的方法。然而，为了提升计算效率，通常会将复杂的3D模型简化为2D模型，但这不可避免地引入了计算误差。作者洪武、徐迎金、丰年范和华林通过数值模拟，对比分析了这两种模型在爆炸影响下的地下拱形结构动力响应。 计算结果显示，自由场压力峰值在两种模型中的差异主要体现在爆炸物附近的区域，随着与装药距离的增加，这个差异逐渐减小并趋向一致。这表明，对于远离爆炸源的区域，2D模型可以作为3D模型的一个合理近似。然而，值得注意的是，在2D模型中，拱形结构受到的约束条件比3D模型更强，导致2D模型计算出的应力、应变和质点振动速度普遍偏低。 此外，研究还发现了一个临界比例距离，即当比例爆距（爆炸中心到结构的距离与炸药质量的1/3次方之比）大于2.76m/kg^1/3时，2D模型和3D模型的计算结果有较好的吻合性。这个发现对于实际工程中选择合适的计算模型具有重要的指导意义，特别是在考虑计算成本和精度之间平衡的情况下。 关键词涉及到的领域包括地下拱形结构、爆炸、二维数值模拟方法和三维数值模拟方法，这些关键词凸显了研究的焦点和技术手段。文章的研究对于理解地下结构在爆炸环境下的行为，以及如何更有效地进行数值模拟，提供了宝贵的理论依据和实践参考。 该研究不仅深入探讨了2D和3D模型在地下拱形结构爆炸响应计算中的差异，还提出了一个实用的临界值，有助于工程师在实际工作中选择合适的方法，以平衡计算效率和准确性。这对于提升地下结构的安全性和抗爆设计的科学性具有重要意义。