بهبود عملکرد درب‌های ضد انفجار با تمرکز بر ساختار و مشخصات سازه‌ای سخت‌کننده‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیاء(ص)، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی امیرکبیر،تهران،ایران

چکیده

این مطالعه به بهبود عملکرد درب‌های ضد انفجار با تمرکز بر پیکربندی، چینش و مشخصات سخت‌کننده‌ها می‌پردازد. در این راستا مدل‌سازی عددی گسترده‌ای جهت ارزیابی تأثیر پارامترهای فوق بر عملکرد درب مستطیلی تحت اثر بار انفجار صورت‌گرفته است. درب‌های مدل شده دارای تعداد متعددی سخت‌کننده در وجه درونی خود هستند که به آن‌ها در جذب انرژی و کاهش تغییر مکان کمک می‌نماید. علاوه بر شکل سخت‌کننده‌ها، برای تعیین تعداد سخت‌کننده بهینه به‌گونه‌ای که ضمن کاهش جابه‌جایی، میزان فولاد مصرفی نیز بهینه‌ گردد عملیات بهینه‌سازی صورت‌گرفته است. همچنین ضخامت بهینه سخت‌کننده‌ها باتوجه‌به تعداد سخت‌کننده‌ها تعیین شد. بر اساس تحلیل‌های انجام شده مشخص گردید که در عین ثابت‌بودن وزن درب ضد انفجار، استفاده از سخت‌کننده غیر منشوری باعث کاهش جابه‌جایی مرکز آن تا حدود 30 درصد خواهد شد. همچنین باتوجه‌به بهینه‌سازی‌های انجام شده، درصورتی‌که ضخامت در نظر گرفته شده برای سخت‌کننده کمتر از 25 درصد ضخامت صفحه درب باشد، تعداد 7 سخت‌کننده، درصورتی‌که ضخامت سخت‌کننده بین 25 تا 40 درصد باشد، تعداد 5 سخت‌کننده، هنگامی‌که ضخامت سخت‌کننده بین 40 تا 60 درصد باشد، تعداد 3 سخت‌کننده و با ضخامت بیشتر از 60 درصد، تعداد یک سخت‌کننده بهترین حالت عملکردی درب ضد انفجار را ایجاد خواهد نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


   [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. Passive  Def. 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]      Seyman, S.; Ebrahimzade, A. “Numerical Investigation of the Effect of Geometry on the Energy Absorption Rate of Sandwich Panels under Blast Loading”; J. Adv. Def. Sci. & Technol. 2020, 11, 347-355 (In Persian).
   [8]      Hao, H. “Preliminary Study of the Structure and Support Forms to Mitigate Blast and Impact Loading Effects”; Proc. 21st Australian Conf. Mech. Struct. Mater. 2011, 597-602.
   [9]      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.
[10]      Hause, T.; Librescu, L. “Dynamic Response of Doubly-Curved Anisotropic Sandwich Panels Impacted by Blast Loadings”; Int. J. Solids Struct. 2007, 44, 6678-6700.
[11]      Wang, C.; Xu, B.; Yuen, S. C. K. “Numerical Analysis of Cladding Sandwich Panels with Tubular Cores Subjected to Uniform Blast Load”; Int. J. Imp. Eng. 2019, 133, 103345.
[12]      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.
[13]      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.
[14]      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.
[15]      Jacinto, A. C.; Ambrosini, R. D.; Danesi, R. F. “Experimental and Computational Analysis of Plates under Air Blast Loading”; Int. J. Imp. Eng., 2001, 25,  927-947.
[16]      Pan, Y.; Louca, L. A. “Experimental and Numerical Studies on the Response of Stiffened Plates Subjected to Gas Explosions”; J. Const.  Steel Res. 1999, 52, 171-193.
[17]      Louca, L.; Punjani, M.; Harding, J. “Non-Linear Analysis of Blast Walls and Stiffened Panels Subjected to Hydrocarbon Explosions”; J. Const.  Steel Res. 1996, 37,  93-113.
[18]      Yuen, S. C. K.; Nurick, G. “Experimental and Numerical Studies on the Response of Quadrangular Stiffened Plates. Part I: Subjected to Uniform Blast Load”; Int. J. Imp. Eng. 2005, 31,  55-83.
[19]      Langdon, G.; Yuen, S. C. K.; Nurick, G. “Experimental and Numerical Studies on the Response of Quadrangular Stiffened Plates. Part Ii: Localised Blast Loading”; Int. J. Imp. Eng. 2005, 31,  85-111.
[20]      Kadid, A. “Stiffened Plates Subjected to Uniform Blast Loading”; J.Civil Eng. Manag. 2008, 14, 155-161.
[21]      Salehi, H. “Reinforcing Doors of the Safe Constructions Using Multi-Arch Geometric Structures”; J. Adv. Def. Sci. & Technol. 2022, 13,  201-213 (In Persian).
[22]      Peyman, S.;toulabi, h. “Determination of Optimum Lenth of Blast Wave Trap and Analysis of Steel Explosion-Proof Door in the Tunnel with a Blast Wave Trap”; J. Adv. Def. Sci. & Tech., 2021, 12,  231-242 (In Persian).
[23]      Khalil, M.; Olson, M.; Anderson, D. “Nonlinear Dynamic Analysis of Stiffened Plates”; Comp. & Struct. 1988, 29,  929-941.
[24]      Minh Thanh, V.; Santosa, S. P.; Widagdo, D.; Putra, I. S. “Steel Plate Behavior under Blast Loading-Numerical Approach Using Ls-Dyna”; Appl. Mech. and Mater., 2016, 842, 200-207.
[25]      Mualla, I. H.; Belev, B. “Performance of Steel Frames with a New Friction Damper Device under Earthquake Excitation”; Eng. & Struct. 2002, 24,  365-371.