Charges de souffle et variabilité sur les coques cylindriques sous différentes orientations de charge

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 6719 (2023) Citer cet article

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Les coques cylindriques sont largement utilisées dans les bâtiments publics et les domaines de protection militaire, et elles présentent un risque élevé d'attaques terroristes et d'attaques militaires, il est d'un grand avantage social de réaliser la conception anti-explosion des coques cylindriques, qui doit prendre en compte la forme du bâtiment et la forme des ondes de souffle. Dans cet article, des charges cylindriques dans cinq directions ont explosé sur le sol extérieur de la coque cylindrique à l'échelle, les charges de souffle de la coque cylindrique ont été mesurées et les ondes de souffle ont été photographiées. La variation de charge de souffle est analysée en combinant les résultats d'essai et de simulation, la différence de surpression maximale des ondes de souffle sur la face d'extrémité entre cinq orientations est de près du double. Les charges de souffle dans la direction axiale des charges cylindriques ont un phénomène de pointe secondaire, et les charges de souffle entre la direction axiale et la direction radiale des charges cylindriques changent brusquement à un angle spécifique. Les méthodes expérimentales et de simulation fournissent une référence pour l'établissement d'une base de données sur les charges de souffle de bâtiments types.

Des explosions accidentelles et des attaques terroristes se sont produites fréquemment ces dernières années, le nombre d'attaques terroristes atteignant plus de 10 000 fois par an, dont plus de la moitié sont des attentats à la bombe (Fig. 1a). Les obus cylindriques (Fig. 1b,c) sont largement utilisés dans les domaines militaires et les infrastructures importantes, qui sont plus à risque d'attaques militaires et d'attaques terroristes, il présente un grand avantage social pour améliorer la résistance aux explosions des obus cylindriques1,2.

motivations de recherche. (a) Répartition mondiale des attentats terroristes3. (b) Hangar mobile. (c) Stade gonflable.

La conception anti-explosion des bâtiments devrait d'abord obtenir les charges de souffle des bâtiments, dans le passé, les chercheurs accordaient plus d'attention aux charges sphériques4,5 et aux charges de souffle des plaques planes6,7, les formules empiriques largement utilisées ont été proposées par Kingery et Bulmash8, qui ont également été écrites dans les manuels de conception9 et les programmes numériques10, cependant, ces formules empiriques diffèrent considérablement dans les explosions en champ proche, ce qui est souvent attribué à la variabilité des ondes de souffle en raison du mécanisme physique de ce phénomène n'est pas clairement compris11, 12. Cependant, la méthode de représentation de la distance à l'échelle dans la formule empirique utilise par défaut les ondes de souffle comme des ondes sphériques. Pour la scène réelle des attentats à la bombe, les ondes de souffle dans les explosions en champ proche qui constituent une grande menace pour les bâtiments sont généralement non sphériques13, en raison de la forme des charges, même les charges sphériques sont difficiles à faire exploser de manière symétrique dans les tests réels14. La variabilité de la charge causée par l'ignorance de la directionnalité des ondes de souffle n'est pas claire.

La forme géométrique des bâtiments a également un impact important sur les charges de souffle15,16,17,18, il n'y a pas de données de test détaillées sur les charges de souffle des coques cylindriques19, et les données de test dans les explosions en champ proche sont très rares, car les jauges traditionnelles ne peuvent pas supporter une pression et une température de flamme aussi élevées20, et elles sont également limitées par le nombre de jauges. Par conséquent, la propagation complexe des ondes de souffle a été enregistrée par des techniques de photographie à grande vitesse pour faciliter l'analyse des charges de souffle, et la précision du modèle numérique est entièrement vérifiée.

Dans cet article, l'influence de facteurs détaillés tels que la forme de la charge et la configuration de la détonation13,21,22,23 a également été prise en compte, et l'objet des charges de souffle a été sélectionné comme l'enveloppe cylindrique avec moins de données d'essai24. Considérant que la vitesse de réponse de la structure du bâtiment est lente et que l'effet de couplage avec l'onde de souffle n'est pas important, le modèle rigide est utilisé pour tester les charges de souffle25,26,27. Les images statiques montrant intuitivement les ondes de souffle grâce au traitement des pixels28 et les données de test détaillées des charges de souffle sur la coque cylindrique ont été obtenues. L'influence de l'orientation de la charge et le processus de formation des charges de souffle ont été analysés par des tests et des simulations.

La masse de charge est de 110 ± 1 g (Fig. 2a), une extrémité de la charge cylindrique contenant le détonateur est la queue et l'autre extrémité est la tête. Chaque cas est testé deux fois pour assurer la fiabilité des résultats des tests. L'enveloppe cylindrique est en acier Q 355 (limite d'élasticité < 355 MPa) d'une épaisseur de 30 mm, et la plaque d'acier d'une épaisseur de 30 mm est placée sous les charges pour assurer les mêmes conditions initiales, un fil de terre est disposé entre la plaque d'acier et l'enveloppe cylindrique pour protéger le signal électromagnétique lors de la détonation, et les câbles de jauges sont protégés par des aciers triangulaires de couverture (Fig. 2b). Au total, dix jauges sont disposées sur la surface de la coque (Fig. 2c).

Agencement d'essai. a) Emplacement des charges, des détonateurs et des obus cylindriques. (b) Test 3 du cas 2. (c) Emplacement de 10 jauges.

Les historiques de surpression (Fig. 3a-o) sont filtrés passe-bas par la méthode Butterworth (IIR) dans le logiciel ORIGIN29,30, la pression négative de certaines jauges dans le cas 2 et le cas 3 n'a pas pu revenir à la pression atmosphérique pendant longtemps, ce sont les transitoires thermiques31 des jauges causés par la boule de feu. Les historiques de surpression-temps pour les tests répétés ont montré une bonne cohérence, il existe des différences significatives dans les résultats des tests de différentes orientations de charge par rapport aux tests répétés, y compris l'ordre d'arrivée des ondes de souffle, la surpression maximale et la forme de la courbe.

Historiques de surpression-temps. (ac) Cas 1 (adapté de Réf.15). (df) Cas 2. (gi) Cas 3. (jl) Cas 4. (m–o) Cas 5.

Les boules de feu dans les tests répétés sont cohérentes tandis que les boules de feu sous différentes orientations de charge sont significativement différentes (Fig. 4a – e). Les boules de feu dans le cas 1 (Fig. 4a) se propagent rapidement vers le sol et rebondissent vers le milieu. Du cas 2 au cas 5, les boules de feu se dilatent d'abord rapidement avec des ondes de souffle vers la direction axiale des charges cylindriques loin des détonateurs (Fig. 4c), puis forment une fumée noire à l'emplacement des détonateurs, la boule de feu ralentit finalement et se propage autour. Les boules de feu reflètent la forme des ondes de souffle32 et changent l'état de l'air33 dans le champ proche, elles sont non sphériques et ont une directivité évidente dans tous les cas.

Produits de détonation des tests répétés à 2 ms. (a) Cas 1. (b) Cas 2. (c) Cas 3. (d) Cas 4. (e) Cas 5.

Les images statiques des ondes de souffle (Fig. 5) sont obtenues en soustrayant les pixels de l'image précédente, en augmentant la luminosité et en améliorant le contraste, et les ondes de souffle sont plus évidentes que la photo originale (Fig. 4). Après que l'onde de choc primaire se soit séparée des boules de feu, elle évolue rapidement en une onde ellipsoïde (Fig. 5a), puis entre en collision avec la face d'extrémité et forme une onde réfléchie (Fig. 5b), enfin, l'onde réfléchie entre en collision avec l'onde de choc secondaire (Fig. 5c) pour former une zone de haute pression et rebondir15,34,35, les deux ondes semblent rester dans leurs trajectoires d'origine sans interférence (Fig. 5d).

Les ondes de choc à 1 ms, 2 ms, 3 ms et 4 ms. (ad) Cas 1. (e–h) Cas 2. (il) Cas 3. (mp) Cas 4. (qt) Cas 5.

Que les charges cylindriques explosent dans l'air36,37 ou au sol, les ondes de souffle se propagent plus rapidement dans la direction radiale des charges cylindriques (Fig. 5e,f) que dans la direction axiale (Fig. 5i,j), par conséquent, les charges de souffle sont relativement importantes (Fig. 3) lorsque le plan radial des charges cylindriques (rapport d'élancement L/D = 1,58) traverse les structures. Par rapport aux images du cas 4 (Fig. 5m – p) et du cas 5 (Fig. 5q – t), la position des détonateurs a moins d'effet sur les ondes de souffle que sur les boules de feu.

Le pic de surpression sur le fond est supérieur à celui sur la face latérale du fait de charges proches du fond, et le pic de surpression au bord des viroles cylindriques s'atténue d'environ 75 % (Fig. 6a). Si l'orientation de la charge est considérée comme un facteur incertain dans la situation réelle, la variabilité des surpressions de pointe aux jauges 9 et 10 est très grande, la moyenne et la variabilité de la surpression de pointe diminuent progressivement à mesure que l'onde de souffle se propage, la surpression de pointe sur la face latérale a un faible rapport signal sur bruit et des valeurs aberrantes (Fig. 6b).

Analyse de la variabilité des charges de souffle. (a) Répartition des surpressions maximales. (b) Variabilité statistique de la surpression maximale. (c) Résultats des tests et de la simulation à la jauge 10. (d) Comparaison des cas 3 et 2. (e) Les produits de détonation et les ondes de souffle des charges cylindriques (0,459 kg à 3,6 ms) sous souffle d'air (adapté de la réf.37). (f) Ondes finales primaires et ondes finales secondaires.

Les historiques de temps de surpression dans le cas 3 (Fig. 3g – i) ont deux pics. L'apparition de deux pics peut être influencée par des facteurs tels que l'interférence de la flamme, les réflexions multiples des ondes38,39,40, les effets de dégagement des bords, la forme de la charge37 et la configuration de la détonation, à en juger par l'intervalle de temps entre les deux pics, la cause la plus probable est l'onde d'extension des ondes de pont derrière les ondes d'extrémité des charges cylindriques (également appelées ondes d'extrémité secondaires36). Des simulations ont été effectuées respectivement dans les logiciels LS-DYNA41,42 et AUTODYN20,43 (décrits dans la section suivante), les deux pics des résultats de simulation dans LS-DYNA sont plus petits que les résultats des tests, et il a été constaté que le test et la simulation ont obtenu des résultats cohérents lorsque la charge était déviée vers le haut de 9,4 degrés dans AUTODYN (Fig. 6c). Par rapport aux autres cas, les surpressions maximales dans le cas 3 sont nettement plus faibles (Fig. 6a) et l'impulsion maximale est également considérablement réduite (Fig. 6d).

Les résultats des tests répétés dans le cas 4 sont assez différents (Fig. 3j), considérant que la surpression de la jauge 9 et de la jauge 10 diminue en même temps, et que les autres jauges ont une bonne répétabilité, ce qui évite la défaillance de certaines jauges ou la détonation incomplète des charges. De plus, cela ne devrait pas être causé par l'interférence des jauges par des boules de feu, après tout, les boules de feu dans les deux tests répétés étaient similaires (Fig. 4d). L'orientation de la charge dans le cas 4 est un compromis entre le cas 2 et le cas 3, par coïncidence, les résultats du test 7 sont similaires à ceux du cas 3, tandis que le résultat du test 8 (similaire aux résultats dans AUTODYN) est similaire à celui du cas 2, par conséquent, il est possible que la charge ou le détonateur dans le test 7 ait un écart d'angle, cela indique également que la différence de charge entre le cas 2 et le cas 3 n'est pas une transition lente, mais un changement soudain (les ondes de souffle des charges cylindriques sont plus complexe dans cette direction et le pic de pression a tendance à changer brusquement44) se produit dans l'orientation de la charge du cas 4.

La boule de feu (Fig. 4a) et les ondes de souffle (Fig. 5a) dans le cas 1 sont similaires à la moitié de la boule de feu dans les souffles d'air des charges cylindriques (Fig. 6e), en raison de la réflexion miroir du sol. Il existe une jonction et une stratification évidentes entre les ondes finales primaires et les ondes finales secondaires (Fig. 6f).

Le gaz de détonation tourne (Fig. 7a) à grande vitesse près du bord des coques cylindriques et brûle à nouveau, formant des anneaux de vortex stables (Fig. 7b) et se propageant loin de la face d'extrémité. La propagation des anneaux de vortex est en conflit avec les hypothèses de recherche précédentes45,46, les images visualisées aident à comprendre les effets de compensation aux bords du modèle (ce phénomène d'écoulement est en conflit avec les hypothèses de la méthode d'Hudson47), AUTODYN ou LS-DYNA ont du mal à simuler ce phénomène d'écoulement complexe.

Anneaux tourbillonnaires. (a) Anneaux vortex du cas 3. (b) Anneaux vortex à 5 ms.

L'intérêt de la conception résistante aux explosions est que les structures ne peuvent pas être complètement détruites par les ondes de souffle, la raison de l'utilisation de la coque rigide pour tester les charges de souffle est que la vitesse des ondes de souffle est beaucoup plus élevée que la vitesse de réponse des structures, et la déformation des structures n'affectera guère les ondes de souffle. Un pré-dynamitage a été effectué avant l'installation des jauges, et la coque cylindrique s'est avérée suffisamment lourde pour ne pas bouger. Les tests ont été effectués sur une montagne isolée sans aucun signal radio, la coque cylindrique et les bunkers ont été installés par une grue magnétique et 2 générateurs diesel ont fourni l'électricité pour l'équipement.

La caméra à grande vitesse a filmé à travers du verre pare-balles (Fig. 8a). Les testeurs et les instruments sont dans un bunker à 20 m du site de dynamitage (Fig. 8b). Les jauges ont été dévissées par filetage interne et des entretoises de différentes épaisseurs ont été ajoutées pour assurer que la surface affleure la surface de la coque (Fig. 8c). Les signaux piézoélectriques sont transmis à travers des câbles blindés en graphite de 30 m recouverts d'acier d'angle de protection, et ils sont connectés à l'instrument d'acquisition via des débogueurs de charge (Fig. 8d). Enfin, il est stocké et traité par le système de traitement dynamique du signal correspondant sur l'ordinateur (Fig. 8d), la sensibilité des jauges a été calibrée avant les tests et l'entrée dans le système de traitement, la fréquence d'échantillonnage des signaux est réglée sur 200 kHz (filtrage après enregistrement des signaux d'origine) et la fréquence de prise de vue est de 10 000 fps. Les conditions atmosphériques des essais sur le terrain ont été simplement enregistrées, la température est de 35 ± 7 °C, l'humidité est de 46 ± 10 % et la pression atmosphérique est de 95,5 kPa48.

Méthodes d'essai. (a) Caméra à grande vitesse. (b) Bunkers avec fenêtres en verre. (c) Jauges à l'intérieur et à l'extérieur de la coque. (d) Débogueur de charge, acquisition dynamique de données et système de traitement.

Couvrir à la fois la charge et la coque nécessite un domaine d'air relativement grand, et il est difficile d'utiliser un maillage fin dans le modèle 3D (tridimensionnel) compte tenu de l'efficacité de calcul. La cartographie des résultats 2D peut être adoptée dans le cas 1 en raison de la direction axiale des charges cylindriques perpendiculaires au sol (Fig. 9a, b), le paramètre de matériau, les méthodes de simulation spécifiques et la vérification peuvent être trouvés dans la réf.15.

Cartographie des résultats 2D (adapté de la Réf.15). (a) Le modèle 2D et les résultats de la simulation. (b) Les résultats de simulation du modèle 3D et les résultats des tests.

Le remappage de résultats 2D affecté par la réflexion au sol ne peut pas être utilisé pour les autres cas sauf pour le cas 1, pour le cas 3, la méthode de grille de gradient est d'abord adoptée (Fig. 10a–d), c'est-à-dire que des grilles denses sont utilisées près des charges et des grilles plus grossières sont utilisées dans la zone de basse pression, la forte discontinuité des ondes d'extrémité secondaires ne peut pas être simulée dans AUTODYN (Fig. 10b), dans LS-DYNA, des grilles de gradient relativement complexes peuvent être facilement divisées, et le mot-clé *INITIAL_VOLUM E_FRACTION_GEOMETRY est utilisé pour remplir des charges de différentes formes, bien que les ondes d'extrémité secondaires soient simulées avec succès (Fig. 10d), la stratification des ondes est floue en raison de la grille grossière près des coques cylindriques, et la surpression de pointe correspondante est inférieure aux résultats des tests (Fig. 6c).

Grille de dégradé et remappage des blocs. (a,b) Modèle de grille de gradient et résultats de simulation dans AUTODYN. ( c, d ) Modèle de grille de gradient et résultats de simulation dans LS-DYNA. (e–h) Processus de remappage des blocs et résultats de simulation dans AUTODYN. (e) Répartition de la pression initiale. (f) Résultats de simulation sur des grilles de 0,625 mm. (g) Bloc remappage au modèle de grilles de 1,25 mm. (h) Modèle final après 5 remappages de blocs consécutifs.

Étant donné que la fonction de remappage de bloc ne peut être utilisée que dans le solveur Euler-FCT, où le TNT (charge) est directement converti en pression d'air après le remplissage (Fig. 10e), cela ignore automatiquement l'effet du point de détonation sur le processus de détonation, le remappage de bloc dans AUTODYN peut être utilisé pour remapper les résultats de simulation du maillage fin (Fig. 10f) au modèle 3D dans un domaine d'air plus large (Fig. 10g), cette méthode a un bon effet sur la simulation des ondes d'extrémité secondaires dans Cas 3, la stratification des deux vagues est claire (Fig. 10h), les deux pics dans les historiques de surpression-temps sont cohérents avec les résultats des tests (Fig. 6c). Le remappage de blocs 3D a une grande précision pour les charges de souffle de charges complexes, mais cette méthode nécessite d'ajuster constamment le domaine de l'air, de sorte que l'ensemble du processus de modélisation est compliqué.

Les images statiques des ondes de souffle sont mieux obtenues par soustraction de pixels, la position des détonateurs a un effet plus important sur les produits de détonation dans les souffles en champ proche. La différence entre les charges de souffle de la face d'extrémité dans différentes orientations de charge est presque le double. Lorsque la direction axiale des charges cylindriques pointe vers la coque cylindrique, les charges de souffle sur le bord des coques cylindriques ont un pic secondaire, dont la surpression maximale et l'impulsion maximale sont réduites de deux fois, le deuxième pic est une onde d'extension formée par l'onde de pont derrière l'onde finale, pas les seconds fronts de choc capturés dans la caméra. Dans le même temps, le test répété du cas 4 a montré une énorme différence, indiquant qu'il y a un changement soudain des charges de souffle à un angle spécifique. Pour le scénario réel d'attentats à la bombe à petite échelle, en plus de l'équivalent de charge et de la distance de sécurité pris en compte dans la distance mise à l'échelle, une plus grande attention doit être accordée à l'influence de la forme de la charge, de la configuration de la détonation et de l'orientation de la charge. Cet article fournit une méthode de simulation détaillée qui peut simuler les charges de souffle de toutes les orientations de charge. Les méthodes expérimentales et de simulation peuvent fournir une référence pour établir une base de données des charges de souffle des structures de bâtiment typiques.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de l'étude en cours sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Netherton, MD & Stewart, MG Modélisation de la charge de souffle basée sur les risques : techniques, modèles et avantages. Int. J. Prot. Structure. 7, 430–451. https://doi.org/10.1177/2041419616666455 (2016).

Article Google Scholar

Stewart, MG Risque d'effondrement progressif des bâtiments à la suite d'attaques terroristes : les avantages de la protection en valent-ils le coût ?. J. Effectuer. Constr. facil. 31, 04016093. https://doi.org/10.1061/(asce)cf.1943-5509.0000954 (2017).

Article Google Scholar

Lafree, G. & Dugan, L. Présentation de la base de données mondiale sur le terrorisme. La terreur. Violence politique 19, 181–204. https://doi.org/10.1080/09546550701246817 (2007).

Article Google Scholar

Anas, SM & Alam, M. Comparaison des équations empiriques existantes pour la surpression positive maximale de l'explosion due à l'air libre sphérique et aux éclats de surface hémisphériques. L'Iran. J. Sci. Technol. Trans. INGENIEUR civile. 46, 965–984. https://doi.org/10.1007/s40996-021-00718-4 (2021).

Article Google Scholar

Filice, A., Mynarz, M. & Zinno, R. Étude expérimentale et empirique pour la prédiction des charges de souffle. Appl. Sci. 12, 2691-2704. https://doi.org/10.3390/app12052691 (2022).

Article CAS Google Scholar

Seica, MV, Packer, JA & Yankelevsky, DZ Effets de charge de souffle et d'impact sur les éléments et matériaux en verre et en acier. Structure à parois minces. 134, 384–394. https://doi.org/10.1016/j.tws.2018.07.048 (2019).

Article Google Scholar

Zhao, CF, Wang, Q., Lu, X. & Wang, JF Étude numérique sur les comportements dynamiques des dalles NRC dans un dôme de confinement soumis à une charge de souffle rapprochée. Structure à parois minces. 135, 269–284. https://doi.org/10.1016/j.tws.2018.11.013 (2019).

Article Google Scholar

Kingery, CN & Bulmash, G. Airblast Parameters from TNT Spherical Air Burst and Hemispherical Surface Burst (Ballistic Research Laboratory, US Army Armament and Development Center, 1984).

Google Scholar

Département de la Défense. Vol. UFC 3-340-02 (Washington DC, États-Unis, 2008).

Département de l'Armée. Vol. TM 5-855-1 (Washington DC, États-Unis, 1986).

Stewart, MG Modèle de conception de facteur de charge basé sur la fiabilité pour le chargement de souffle explosif. Structure. Saf. 71, 13–23. https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2017.10.010 (2018).

Article Google Scholar

Rigby, S., Tyas, A., Fay, S., Clarke, S. & Warren, J. Dans la 6e Conférence internationale sur la protection des structures contre les risques.

Artero-Guerrero, J., Pernas-Sanchez, J. & Teixeira-Dias, F. Dynamique des ondes de souffle : L'influence de la forme de l'explosif. J. Hazard. Mater. 331, 189–199. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.02.035 (2017).

Article CAS PubMed Google Scholar

Hargather, MJ & Settles, GS Mesure optique et mise à l'échelle des explosions à partir de charges explosives de l'ordre du gramme. Ondes de choc 17, 215–223. https://doi.org/10.1007/s00193-007-0108-8 (2007).

Annonces d'article Google Scholar

Wei, W. et al. Étude expérimentale et de simulation sur les charges de souffle des coques cylindriques. Adv. Structure. Ing. https://doi.org/10.1177/13694332221135896 (2022).

Article Google Scholar

Qi, S., Zhi, X., Fan, F. & Flay, RGJ Modèle probabiliste de charge de souffle pour les dômes sous des explosions de surface externe. Structure. Saf. https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2020.102004 (2020).

Article Google Scholar

Zhi, X.-D., Qi, S.-B. & Fan, F. Caractéristiques de répartition de la pression temporelle et spatiale de la structure de coque hémisphérique soumise à une explosion externe. Structure à parois minces. 137, 472–486. https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.01.021 (2019).

Article Google Scholar

Wang, X. et al. Simulations haute fidélité des chargements de souffle en milieu urbain à l'aide d'une stratégie de maillage surdimensionné. Ondes de choc 27, 409–422. https://doi.org/10.1007/s00193-016-0680-x (2016).

Annonces d'article Google Scholar

Langlet, A., Souli, M., Aquelet, N., Pennetier, O. & Girault, G. Souffle d'air se reflétant sur un cylindre rigide : Simulation et expériences à échelle réduite. Ondes de choc 25, 47–61. https://doi.org/10.1007/s00193-014-0531-6 (2014).

Annonces d'article Google Scholar

Shin, J. Air-blast Effects on Civil Structures (Université de Buffalo, 2014).

Google Scholar

Fan, Y., Chen, L., Li, Z., Xiang, H.-B. & Fang, Q. Modélisation de la charge de souffle induite par une explosion rapprochée en tenant compte des paramètres de charge cylindrique. Déf. Technol. https://doi.org/10.1016/j.dt.2022.02.005 (2022).

Article Google Scholar

Xiao, WF, Andrae, M. & Gebbeken, N. Influence de la forme de la charge et du point de détonation des cylindres explosifs détonants à la surface du sol sur une conception résistante aux explosions. Int. J. Mech. Sci. 181, 105697. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105697 (2020).

Article Google Scholar

Zuo, JJ, Yang, RS, Ma, XM, Yang, LY et Zhao, Y. Onde d'explosion et caractéristiques de rupture d'explosion de charges cylindriques. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 135, 104501. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2020.104501 (2020).

Article Google Scholar

Qasrawi, Y., Heffernan, PJ & Fam, A. Détermination numérique des paramètres de souffle réfléchis équivalents agissant sur les sections transversales circulaires. Int. J. Prot. Structure. 6, 1–22. https://doi.org/10.1260/2041-4196.6.1.1 (2015).

Article Google Scholar

Subramaniam, KV, Nian, W. & Andreopoulos, Y. Simulation de la réponse au souffle d'une structure élastique : évaluation de l'effet d'interaction fluide-structure. Int. J. Impact Ing. 36, 965–974. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2009.01.001 (2009).

Article Google Scholar

Teich, M. & Gebbeken, N. Structures soumises à des charges de souffle à basse altitude : analyse de l'amortissement aérodynamique et de l'interaction fluide-structure. J. Structure. Ing. 138, 625–635. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000493 (2012).

Article Google Scholar

Aune, V., Valsamos, G., Casadei, F., Langseth, M. & Børvik, T. Effets d'interaction fluide-structure lors de la réponse dynamique de plaques d'acier minces serrées exposées à une charge de souffle. Int. J. Mech. Sci. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.106263 (2021).

Article Google Scholar

Mizukaki, T., Wakabayashi, K., Matsumura, T. & Nakayama, K. Schlieren orienté fond avec fond naturel pour la visualisation quantitative des explosions à ciel ouvert. Ondes de choc 24, 69–78. https://doi.org/10.1007/s00193-013-0465-4 (2013).

Annonces d'article Google Scholar

May, RA & Stevenson, KJ Software review of origin 8. J. Am. Chim. Soc. 131, 872–872. https://doi.org/10.1021/ja809638x (2009).

Article CAS Google Scholar

Origine. OriginLab. https://www.originlab.com/ (2018).

Walter, PL Air-blast et la science des mesures de pression dynamique. Vib sonore. 38, 10–17 (2004).

Google Scholar

Rigby, SE, Knighton, R., Clarke, SD et Tyas, A. Mesures réfléchies de la pression de souffle en champ proche à l'aide d'une vidéo à haute vitesse. Exp. Méca. 60, 875–888. https://doi.org/10.1007/s11340-020-00615-3 (2020).

Article CAS Google Scholar

Xiao, W., Andrae, M. & Gebbeken, N. Air blast TNT facteurs d'équivalence du matériau explosif PETN pour charges nues. J. Hazard. Mater. 377, 152–162. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.05.078 (2019).

Article CAS PubMed Google Scholar

Zaghloul, A., Remennikov, A. & Uy, B. Amélioration des paramètres de l'onde de souffle due à la focalisation des chocs de plusieurs charges détonées simultanément. Int. J. Prot. Structure. 12, 541–576. https://doi.org/10.1177/20414196211033310 (2021).

Article Google Scholar

Gitterman, Y. Caractéristiques de choc secondaires pour les explosions de grande surface : résultats de la chaîne militaire de Sayarim Israël et d'autres expériences. Ondes de choc 24, 267–282. https://doi.org/10.1007/s00193-013-0487-y (2013).

Annonces d'article Google Scholar

Gao, C., Kong, X.-Z., Fang, Q., Hong, J. et Wang, Y. Enquête numérique sur les charges de souffle d'air libre générées à partir de charges cylindriques initiées au centre avec un rapport d'aspect varié dans une orientation arbitraire. Déf. Technol. https://doi.org/10.1016/j.dt.2021.07.013 (2021).

Article Google Scholar

Knock, C., Davies, N. & Reeves, T. Prédiction des ondes de souffle à partir de la direction axiale d'une charge cylindrique. Propulseurs Explos. Pyrotech. 40, 169–179. https://doi.org/10.1002/prep.201300188 (2015).

Article CAS Google Scholar

Antthistle, T., Fletcher, DI & Tyas, A. Caractérisation de la charge de souffle dans des géométries complexes et confinées à l'aide de méthodes expérimentales de quart de symétrie. Ondes de choc 26, 749–757. https://doi.org/10.1007/s00193-016-0621-8 (2016).

Annonces d'article Google Scholar

Langenderfer, M., Williams, K., Douglas, A., Rutter, B. & Johnson, CE Une évaluation des paramètres de souffle d'air mesurés et prédits à partir d'ondes de souffle partiellement confinées. Ondes de choc 31, 175–192. https://doi.org/10.1007/s00193-021-00993-0 (2021).

Annonces d'article Google Scholar

Ehrhardt, L. et al. Évaluation des modèles de prédiction de surpression pour le souffle d'air au-dessus du point triple. J. Hazard. Mater. 311, 176–185. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.02.051 (2016).

Article CAS PubMed Google Scholar

Tabatabaei, ZS & Volz, JS A Comparaison entre trois méthodes de dynamitage différentes dans LS-DYNA (2012).

Ansys. Ansys LS-DYNA. https://www.ansys.com/zh-CN/Products/Structures/ANSYS-Autodyn (2020).

ansys. Ansys Autodyn. https://www.ansys.com/zh-cn/products/structures/ansys-ls-dyna (2020).

Xiao, W., Andrae, M. & Gebbeken, N. Effet de la forme de la charge et de la configuration d'initiation des cylindres explosifs détonant à l'air libre sur la conception résistante aux explosions. J. Structure. Ing. 146, 04020146. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002694 (2020).

Article Google Scholar

Ballantyne, GJ, Whittaker, AS, Dargush, GF & Aref, AJ Effets du souffle d'air sur les formes structurelles de largeur finie. J. Structure. Ing. 136, 152–159. https://doi.org/10.1061/(asce)st.1943-541x.0000049 (2010).

Article Google Scholar

Dey, S., Murugan, T. & Chatterjee, D. Visualisation numérique de l'onde de souffle interagissant avec les objets. J. Appl. Fluid Mech. 11, 1201–1206. https://doi.org/10.29252/jafm.11.05.28240 (2018).

Article Google Scholar

Rigby, SE et al. Une enquête numérique sur le chargement et le dégagement du souffle sur de petites cibles. Int. J. Prot. Structure. 5, 253–274. https://doi.org/10.1260/2041-4196.5.3.253 (2014).

Article Google Scholar

Silnikov, MV, Chernyshov, MV & Mikhaylin, AI Paramètres des ondes de souffle à pression ambiante réduite. Acta Astronaute. 109, 235–240. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2014.12.007 (2015).

Annonces d'article Google Scholar

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Le financement a été fourni par le Programme national clé de recherche et de développement de Chine, 2020YFB1901403, Heilongjiang Youth Development Foundation, JQ2020E004.

Key Lab of Structures Dynamic Behavior and Control of the Ministry of Education, Harbin Institute of Technology, Harbin, 150090, Chine

Fei Yin, Xudong Zhi et Feng Fan

Key Lab of Smart Prevention and Mitigation of Civil Engineering Disasters of the Ministry of Industry and Information Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin, 150090, Chine

Fei Yin, Xudong Zhi et Feng Fan

Groupe Norinco, Aviation Ammunition Institute, Harbin, 150030, Chine

Wuchen Wei et Dianshuang Zheng

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FY et XZ ont rédigé le texte principal du manuscrit, XZ et FF ont révisé le manuscrit, WW et DZ apportent leur soutien aux tests.

Correspondance à Xudong Zhi.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Yin, F., Zhi, X., Fan, F. et al. Charges de souffle et variabilité sur des coques cylindriques sous différentes orientations de charge. Sci Rep 13, 6719 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-30785-8

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Reçu : 12 novembre 2022

Accepté : 01 mars 2023

Publié: 25 avril 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-30785-8

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