بررسی پارامتری تأثیر فاصله مکانی و تأخیر زمانی دو انفجار سطحی بر روی طیف‌های پاسخ سطح نیم‌فضاهای ارتجاعی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده

عضو هیأت علمی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران

چکیده

مدل‌سازی نیم‌فضاهای ارتجاعی و انتشار موج حاصل از بارگذاری ضربه‌ای دینامیکی در درون نیم‌فضا، کاربردهای مختلفی از جمله طراحی سازه‌ها دارد. در مباحث مربوط به انفجار معمولاً با توجه به هدفی که دنبال می‌شود، می‌توان از چند انفجار به جای یک انفجار استفاده نمود. لذا این تحقیق بر روی اثر دو انفجار متمرکز شده و با استفاده از نتایج آن می‌توان برای اهداف مختلف نقاط بحرانی را تعیین نمود. انتشار امواج در نیم‌فضاهای خاکی با درنظرگرفتن سازه روی سطح زمین، مورد بررسی قرار گرفته و از آنجاییکه اولین گام در طراحی سازه تحلیل آن می‌باشد، لذا عکس‌العمل خاک به عنوان محیط زیر سازه سطحی تحت انفجار، مورد بررسی قرار گرفته و محیط خاک که به صورت یک نیم‌فضای سه بعدی ارتجاعی در نرم‌افزار ANSYS مدل شده، تحت دو انفجار سطحی مورد آنالیز قرار گرفته است. انفجارها مشابه بوده و انفجار دوم با یک اختلاف زمانی نسبت به انفجار اول رخ می‌دهد. اختلاف زمانی و مکانی این دو انفجار، پارامترهای آنالیز تحقیق بوده و معیارهای رفتاری که در این تحقیق اندازه‌گیری می‌شوند، عبارتند از: طیف جابه‌جایی، سرعت و شتاب (معیارهای رفتار سطحی). خلاصه نتایج بررسی پاسخ‌های سطحی نشان می‌دهد، انفجار دوم باعث می‌گردد، مقادیر حداکثر در طیف‌ها در پریودهای کمتری ایجاد شود و همچنین به طور متوسط با افزایش فاصله مکانی دو انفجار، مقادیر حداکثر در طیف‌ها در پریودهای بیشتری ایجاد می‌شود. مقایسه طیف‌ها مشخص می‌کند، انفجار دوم کمترین تأثیر را بر روی طیف جابه‌جایی و بیشترین تأثیر را بر طیف شتاب دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Parametric Study of Surface Response Spectra of Elastic Half-Spaces under Two Surface Explosions with Spatial Distance and Time Delay

نویسنده [English]

  • Maryam Delfi
Faculty Member, Department of Civil Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
چکیده [English]

Modeling of elastic half-spaces and wave propagation within half-spaces under dynamic impulse loading has numerous applications namely designing of structures. In explosion topics with respect to the pursued purpose, multiple explosions can be replaced by one explosion. So this research deals with the effect of two explosions and determining the critical zones for various goals. This study deals with wave propagation in soil half-spaces considering on the ground structures. Structural analysis is the first step for designing structures. Therefore, the study of soil media responses under the surface structure is the goal of present research. The 3D elastic half-space with absorbing boundaries under two surface explosions is modeled using ANSYS finite element software. The surface responses are correlated to loading through a parametric study varying spatial distance and time delay of two similar blasts. Spatial distance and time delay are analysis parameters. Model responses determined in this study are: displacement, velocity and acceleration spectra (surface responses). In summary, surface responses show, peak of the double blast spectra occur in smaller periods than single blast, also by increasing spatial distance, peak of the double blast spectra occur in larger periods. Comparing spectra reveal second blast has minimum effect on surface spectra and maximum effect on acceleration spectra.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic Loading
  • Multiple Explosions
  • Elastic Half-Spaces
  • Displacement Spectra
  • Velocity Spectra
  • Acceleration Spectra

مراجع

[1] Telford, W. M., Geldart, L. P., & Sheriff, R. E. (1990). Applied Geophysics (2nd ed.). Cambridge University Press.
[2] Mooney, M. A., & Miller, P. K. (2009). Analysis of Lightweight Deflectometer Test Based on In Situ Stress and Strain Response. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 135(2), 199-208. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2009)135:2(199)
[3] Roesset, J. M. (1998). Nondestructive Dynamic Testing of Soils and Pavements. Tamkang Journal of Science and Engineering, 1, 61-81.
[4] US Army Crops of Engineers. (1991). Nondestructive Testing of Concrete with Ultrasonic Pulse-Echo. REMR (Repair, Evaluation, Maintenance, and Rehabilitation Research Program) Technical Note CS-ES-1.10.
[5] Kourehli, S. S., & Hamidi Khasraghi, M. B. (2022). Investigation of the Behavior of Cylindrical Steel Tanks Under Surface Blast Loads. Journal of Structural and Construction Engineering. https://doi.org/10.22065/jsce.2022.323712.2688
[6] Departments of the Army; the Navy and the Air Force. (1990). TM 5-1300, Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions.
[7] US Department of Defense. (2008). UFC (Unified Facilities Criteria) 3-340-02, Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions.
[8] Najimi Varzane, M. (2000). Study the Effect of Air Attacks Explosion on Military Structures [Master’s thesis, University of Tehran]. (In Persian)
[9] Shipe, J. A., & Carter, C. J. (2003). Defensive Design. Modern Steel Construction, AISC, 43(11), 25-31.
[10] Longinow, A., & Alfawakhiri, F. (2003). Blast resistant design with structural steel. Modern Steel Construction, AISC, 43(10), 61-66.
[11] Graff, K. F. (1991). Wave Motion in Elastic Solids. Dover Publications.
[12] Bangash, M. Y. H. (1993). Impact and Explosion: Structural Analysis and Design. Blackwell Scientific.
[13] Isenberg, J., Lee, L.-c., & Agbabian, M. S. (1973). Response of Structures to Combined Blast Effects. Transportation Engineering Journal of ASCE, 99(4), 887-908.
[14] Kato, S., Sohri, T., & Gould, P. L. (1986). A Modified Thin-Layered Far Field Soil Element for Soil-Structure Interaction of Axisymmetric Structures. Computers and Geotechnics, 2(3), 167-184.
[15] Lysmer, J., & Richart Jr, F. E. (1966). Dynamic Response of Footings to Vertical Loading. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 92(1), 65-91.
[16] Wolf, J. P., & Song, C. (1996). Finite-Element Modelling of Unbounded Media. John Wiley & Sons.
[17] Kellezi, L. (2000). Local Transmitting Boundaries for Transient Elastic Analysis. Soil dynamics and earthquake engineering, 19(7), 533-547.
[18] Yerli, H. R., Temel, B., & Kiral, E. (1998). Transient Infinite Elements for 2D Soil-Structure Interaction Analysis. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 124(10), 976-988.
[19] Devine, J. F. (1966). Avoiding Damage to Residence from Blast Vibrations. Highway research record(135), 35-42.
[20] Ambraseys, N. R., & J., H. A. (1968). Dynamic Behavior of Rock Masses. In K. G. Stagg & O. C. Zienkiewicz (Eds.), Rock Mechanics in Engineering Practice (pp. 203-227). John Wiley & Sons.
[21] Boh, J. W., Louca, L. A., & Choo, Y. S. (2007). Finite Element Analysis of Blast Resistance Structures in the Oil and Gas Industry. ABAQUS Users’ Conference, Paris, France.
[22] Ye, T.-q. (2008). Field Experiment for Blasting Crater. Journal of China University of Mining and Technology, 18(2), 224-228. https://doi.org/10.1016/S1006-1266(08)60047-4
[23] Baker, W. E., Westine, P. S., & Dodge, F. T. (1991). Similarity Methods in Engineering Dynamics: Theory and Practice of Scale Modeling (2nd ed.). Elsevier Science.
[24] Kinney, G. F., & Graham, K. J. (1985). Explosive Shocks in Air (2nd ed.). Springer.
[25] Ambrosini, D., Luccioni, B., & Danesi, R. (2004). Influence of the Soil Properties on Craters Produced by Explosions on the Soil Surface. Mecánica Computacional-Structural and Solid Mechanics, XXIII(7), 571-590.
[26] Headquarters; Department of the Army. (1986). TM 5-855-1, Fundamentals of Protective Design for Conventional Weapons.
[27] ANSYS® Mechanical APDL, Release 19.0, Help System. ANSYS, Inc.
[28] Jahed Motlagh, H. R., Noban, M. R., & Eshraghi, M. A. (2008). ANSYS Finite Element (4th ed.). University of Tehran Press. (In Persian)
 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 05 مهر 1401
  • تاریخ بازنگری: 24 مهر 1401
  • تاریخ پذیرش: 24 مهر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار