استادیار دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء(ص)، تهران، ایران
چکیده
در مقاله حاضر عملکرد درب‌های چند قوسی در برابر انفجار با استفاده از مدل‌سازی در نرم‌افزار المان محدود ال‌اس‌داینا مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از ساختار چند قوسی علاوه بر کاهش وزن، حجم مصالح و در نتیجه کاهش هزینه تأمین و ساخت درب، باعث توزیع یکنواخت‌تر تنش و کاهش تمرکز تنش در مقایسه با درب‌های رایج با سطح صاف می‌گردد. پارامترهای مورد بررسی در این تحقیق شامل تعداد قوس، ارتفاع قوس، وزن ماده منفجره، تأثیر انفجارات حوزه دور، ابعاد کلی درب، مصالح مورداستفاده در ساخت درب و نوع سخت‌کننده مورداستفاده جهت افزایش مقاومت آن است. نتایج مدل‌سازی عددی نشان می‌دهد که با افزایش تعداد قوس از 1 تا 5 قوس، حداکثر جابجایی ایجادشده در مرکز درب تا حدود 86% کاهش پیدا می‌کند. با افزایش ارتفاع قوس از 5 به 10 و 20 سانتی‌متر، بر اساس تعداد قوس‌های مختلف، حداکثر جابجایی مرکز درب بین 5 و 32 درصد کاهش می‌یابد. در میان روش‌های مختلف مقاوم‌سازی درب، استفاده از رویه چند قوسی، افزایش بیشتری در مقاومت ایجاد می‌کند. این روش با مصرف فولاد کمتری این مقاومت را ایجاد کرده و دارای صرفه اقتصادی بیشتری است.
[1] Anderson, M.; Dover, D. “Lightweight, Blast-Resistant Doors for Retrofit Protection against the Terrorist Threat”; ARA Inc., Panama City FL, 2003.
[2] Tolani, S.; Bharti, S. D.; Shrimali, M. K.; Datta, T. K. “Estimation of the Effect of Surface Blast on Buildings”; Proc. Inst. Civ. Eng. Struct. Build. 2021, 174, 202-214.
[3] Salehi, H.; Akbari, E. “Providing Architectural Patterns for Designing Hidden Buildings against Military Threats Based on the Built-in Camouflage Method”; J. PSV. 2019, 10, 83-95 (In Persian).
[4] Adhikary, S. D.; Dutta, S. C. “Blast Resistance and Mitigation Strategies of Structures: Present Status and Future Trends”; Proc. Inst. Civ. Eng. Struct. Build. 2019, 172, 249-266.
[5] Zhu, F.; Lu, G.; Ruan, D.; Wang, Z. “Plastic Deformation, Failure and Energy Absorption of Sandwich Structures with Metallic Cellular Cores”; Int. J. Prot. Struct. 2010, 1, 507-541.
[6] Goel, M. D.; Matsagar, V. A.; Gupta, A. K. “Dynamic Response of Stiffened Plates under Air Blast”; Int. J. Prot. Struct. 2011, 2, 139-155.
[7] Hao, H. “Preliminary Study of the Structure and Support Forms to Mitigate Blast and Impact Loading Effects”; Proc. 21st Australian Conf. Struct. Mater. 2011, 597-602.
[8] Li, C.; Qin, F.; Ya-Dong, Z.; Yi, Z.; Jun-Yu, F. “Numerical and Experimental Investigations on the Blast-Resistant Properties of Arched RC Blast Doors”; Int. J. Prot. Struct. 2010, 1, 425-441.
[9] Hause, T.; Librescu, L. “Dynamic Response of Doubly-Curved Anisotropic Sandwich Panels Impacted by Blast Loadings”; Int. J. Solids. Struct. 2007, 44, 6678-6700.
[10] Wang, C.; Xu, B.; Yuen, S. C. K. “Numerical Analysis of Cladding Sandwich Panels with Tubular Cores Subjected to Uniform Blast Load”; Int. J. Impact Eng. 2019, 133, 103345.
[11] Qin, F.; Li, C.; Mao-lin, D. “Theoretical and Numerical Investigations in Effects of End-Supported Springs and Dampers on Increasing Resistance of Blast Doors”; J. Eng. Mech. 2008, 25, 194-199.
[12] Zehtab, B.; Salehi, H. “Finite-Element-Based Monte Carlo Simulation for Sandwich Panel-Retrofitted Unreinforced Masonry Walls Subject to Air Blast”; Arab. J. Sci. Eng., 2020, 45, 3479-3498.
[13] Seyman, S.; Ebrahimzade, A. “Numerical Investigation of the Effect of Geometry on the Energy Absorption Rate of Sandwich Panels under Blast Loading”; Adv. Defence Sci. & Technol. 2020, 11, 347-355 (In Persian).
[14] Meng, F. M.; Xu, Y.; Gong, H. D.; Ma, S.; Wu, X. “Review on Design and Research of Protective Door”; J. Sichuan Ordnance 2015, 10, 161-164.
[15] Thimmesh, T.; Shirbhate, P.; Mandal, J.; Sandhu, I.; Goel, M. “Numerical Investigation on the Blast Resistance of a Door Panel”; Mater. Today: Proc., 2021, 44, 659-666.
[16] Peyman, S.; Toulabi, H. “Determination of Optimum Length of Blast Wave Trap and Analysis of Steel Explosion-Proof Door in the Tunnel with a Blast Wave Trap”; Adv. Defence Sci. & Technol. 2021, 12, 231-242 (In Persian).
[17] Hsieh, M. W.; Hung, J. P.; Chen, D. J. “Investigation on the Blast Resistance of a Stiffened Door Structure”; J. Mar. Sci. Technol. 2008, 16, 149-157.
[18] Meng, F.; Zhang, B.; Zhao, Z.; Xu, Y.; Fan, H.; Jin, F. “A Novel All-Composite Blast-Resistant Door Structure with Hierarchical Stiffeners”; Compos. Struct. 2016, 148, 113-126.
[19] Shen, J.; Lu, G.; Zhao, L.; Qu, Z. “Response of Curved Sandwich Panels Subjected to Blast Loading”; J. Perform. Constr. Facil. 2011, 25, 382-393.
[21] Johnson, G. R.; Cook, W. “Fracture Characteristics of Three Metals Subjected to Various Strains, Strain Rates, Temperatures and Pressures”; Eng. Fract. Mech. 1985, 21, 31-48.
[22] Holmquist, T.; Johnson, G. “Determination of Constants and Comparison of Results for Various Constitutive Models”; J. Phys. IV. 1991, 1, 853-860.
[23] Jutras, M. “Improvement of the Characterization Method of the Johnson-Cook Model”; 2008.
[24] Barvik, T.; Olovsson, L.; Hanssen, A.; Dharmasena, K.; Hansson, H.; Wadley, H. “A Discrete Particle Approach to Simulate the Combined Effect of Blast and Sand Impact Loading of Steel Plates”; J. Mech. Phys. Solids 2011, 59, 940-958.
[25] Minh Thanh, V.; Santosa, S. P.; Widagdo, D.; Putra, I. S. “Steel Plate Behavior under Blast Loading-Numerical Approach Using Ls-Dyna”; Appl. Mech. Mater. 2016, 842, 200-207.
[26] Ebrahimzade, A.; Peyman, S. “Optimization of Pore Size of Hollow Reinforced Concrete Slabs by Numerical Simulation through Minimizing the Two Characteristics of Deflection and the Amount of Used Concrete under Blast Loading”; Adv. Defence Sci. & Technol. 2022, 12, 333-343 (In Persian).
[27] Wang, H.; Li, Z.; Wu, Y.; Shao, L.; Yao, M.; Liao, Z.; Tang, D. “Numerical Simulation Study on Factors Influencing Anti-Explosion Performance of Steel Structure Protective Doors under Chemical Explosion Conditions”; Mater. (Basel) 2022, 15, 3880.
[28] Taghavi Parsa, M. H.; Geravan, A. “Investigating the Destructive Effect of Explosions at Different Distances on Concrete Retaining Walls”; Adv. Defence Sci. & Technol. 2020, 11, 369-382 (In Persian).
)
