ارائه رابطه جدید برای محاسبه ضریب کاهشی موج انفجار

حسینی, سید احمد; سلیمی مظفرآبادی, حسین; نجفی الموتی, محمد حسن

doi:10.22065/jsce.2021.286856.2460

ارائه رابطه جدید برای محاسبه ضریب کاهشی موج انفجار

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی پدافند غیرعامل

² دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی پدافند غیرعامل، تهران، ایران

10.22065/jsce.2021.286856.2460

چکیده

امروزه به دلیل افزایش حملات تروریستی و ضرورت حفاظت سازه‌ها و تأسیسات زیربنایی در برابر این تهدیدات، بالأخص تهدیدات انفجاری، موضوع تحلیل پاسخ سازه‌ها در برابر این بارها جزء موضوعات روز می‌باشد. یکی از پارامترهای مهم در تحلیل پاسخ سازه‌ها، ماهیت و نحوه اثر بار انفجاری می‌باشد. این مهم، در رابطه ارائه ‌شده برای فشار انفجاری در تحلیل‌های تئوریک به‌وضوح قابل‌مشاهده است. طبق رابطه فریدلندر، فشار انفجار به‌صورت نمایی با زمان کاهش می‌یابد و روابط مختلفی برای محاسبه ضریب کاهشی تابع ‌نمایی ارائه ‌شده است (مانند روش کینی – گراهام، روش اسماعیل – موری، روش کارلوس – سولوموس و ...). این ضریب نشانگر چگونگی کاهش نرخ شیب نمودار فشار - زمان موج انفجار است. در این مقاله، با بررسی سایر روش‌های مطرح موجود برای محاسبه پارامتر کاهشی، رابطه‌ای جدید برای پارامتر کاهشی فشار انفجار در محدوده‌ی نزدیک و دور ارائه ‌شده است؛ همچنین به مقایسه میان رابطه احصا شده در این تحقیق و سایر روابط ارائه‌ شده برای ضریب کاهشی موج انفجار پرداخته شده است. نتایج نشان داد که پارامتر کاهشی ارائه ‌شده در این تحقیق با دقت بالا، قادر به محاسبه فشار واقعی انفجار می‌باشد و این امر موجب تحلیل بهتر سازه‌‌ها در برابر تهدیدات انفجاری می‌شود. در این تحقیق از سه طریق به بررسی دقت بالا روابط احصا شده برای ضریب کاهشی پرداخته شده است: الف) بر اساس ضریب رگرسیون نمودارهای برازش شده که مقدار R2 نزدیک به یک می‌باشد؛ ب) مطابق با مقایسه‌‌‌ی بین مقادیر ضریب کاهشی محاسبه شده با سایر روابط موجود؛ ج) بر اساس فشار واقعی انفجار که در دو مثال عددی محاسبه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

رفتار سازه ها در مقابل بارهای نامتعارف

عنوان مقاله [English]

Introducing a New Relation for Calculating the Explosion Wave Decay Coefficient

نویسندگان [English]

seied ahmad hosseini ¹
Hossein Salimi Mozafarabadi ²
Mohammad Hassan Najafi Alamoti ²

¹ Faculty of passive defense, malek ashtar university of technology, iran

² Faculty of Passive Defense, Malek Ashtar University of Technology, Theran, Iran

چکیده [English]

Today, due to the increase in terrorist attacks and the need to protect structures and infrastructure against these threats, especially explosive threats, the issue of analyzing the response of structures against these loads is one of the topics of the day. One of the important parameters in analyzing the response of structures is the nature and mode of the impact of the explosive load. This can be seen in the relation presented for explosive pressure in theoretical analyzes. According to the Friedlander relation, the blast pressure decreases exponentially over time, and various relations are proposed to calculate the decay coefficient of the exponential function (such as the Kinney-Graham method, the Ismail-Murray method, the Karlos- Solomosand method, etc). This coefficient indicates how the slope rate of the explosion wave time pressure graph decreases. In this paper, by examining other existing methods for calculating the decay parameter, a new relationship for the explosion pressure reduction parameter in the near and far range is presented; A comparison is also made between the relationship observed in this study and other relationships presented for the blast wave decay coefficient. The results showed that the decay parameter presented in this study with high accuracy can calculate the actual explosion pressure and this leads to a better analysis of structures against explosive threats. In this research, the high accuracy of the calculated relationships for the decay coefficient has been investigated in three ways: A) Based on the regression coefficient of fitted graphs, the value of R2 is close to one; B) by the comparison between the values of the calculated decay coefficient with other existing relations; C) Based on the actual blast pressure calculated in two numerical examples.

کلیدواژه‌ها [English]

Blast
Decay Coefficient
Friedlander Equation
Decay Coefficient Relations
Shape Coefficient
The slope of Pressure-Time Diagram

مراجع

[1] U.S. Department of Defense. (2014). Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions. UFC 3-340-02.

[2] Smith, P. D., Hetherington, J. G. (1994). Blast and Ballistic Loading of Structures. Butterworth-Heinemann.

[3] Zamani, J., Mousavi, M.W. (2015). Explosion mechanics, hydrocodes and numerical analysis. Tehran. K.N. Toosi University Press.

[4] Kinney, G. F., Graham, K. J. (2013). Explosive Shocks in Air. Springer.

[5] Ismail, M. M., Murray, S. G. (1993). Study of the Blast Wave Parameters from Small Scale Explosions. Prop. Exp. Pyro. 18(1). 11-17.

[6] Lam, N., Mendis, P., Ngo, T. (2004). Response Spectrum Solutions for Blast Loading. Electron. J. Struct. Eng. 4(4). 28-44.

[7] Larcher, M., Herrmann, N., Stempniewski, L. (2006). Explosions Simulation Leichter Hallenhüllkonstruktionen. Bauingenieur. 81(6). 271-277.

[8] Teich, M., Gebbeken, N. (2010). The Inﬂuence of the Underpressure Phase on the Dynamic Response of Structures Subjected to Blast Loads. Int. J. Prot. Struct. 1(2). 219-233.

[9] Guzas, L., Earls, J. (2010). Air Blast Load Generation for Simulating Structural Response. Steel Compos. Struct. 10(5). 429-455.

[10] Karlos, V., Solomosand, G., Larcher, M. (2016). Analysis of the Blast Wave Decay Coefficient Using the Kingery–Bulmash Data. Int. J. Prot. Struct. 7(3). 409-429.

[11] Kingery, C. N., Bulmash, G. (1984). Air Blast Parameters from TNT Spherical Air Burst and Hemispherical Surface Burst. U.S. Army Armament and Development Center. Ballistics Research Laboratory.

[12] Borgers, J., Vantomme, J. (12-14 August 2008). Improving the Accuracy of Blast Parameters Using a New Friedlander Curvature α. In DoD Explosives Safety Seminar.

[13] Goel, M. D., Matsagar, V. A., Gupta, A. K., Marburg, S. (2012). Review of Blast Wave Parameters. Def. Sci. J. 62(5). 300-306.

[14] Shirbhate, P. A., & Goel, M. D. (2021). A critical review of blast wave parameters and approaches for blast load mitigation. Archives of Computational Methods in Engineering, 28(3), 1713-1730.

[15] Ullah, A., Ahmad, F., Jang, H. W., Kim, S. W., & Hong, J. W. (2017). Review of analytical and empirical estimations for incident blast pressure. KSCE Journal of Civil Engineering, 21(6), 2211-2225.