Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ответы от пети.госы.2..doc
Скачиваний:
72
Добавлен:
31.08.2019
Размер:
8.28 Mб
Скачать

Скорость звука за фронтом отраженной волны

Pф, кПа

25

50

100

200

500

Nф, м/с

374

404

460

550

772

a, м/с

364

383

417

472

600

Видно, что при давлениях Pф < 100 кПа значения aотр близки к Nф (с погрешностью до 10%) .

Распределение максимального давления на некоторых преградах при показано на рис. 54.

Рис.54. Распределение давления DРмаx на преграде в форме стенки (а) и цилиндра (б)

Стенка

Цилиндр

точка 1

точка 1

точка 2

точка 2

точка 3

точка 3

точка 4

точка 4

точка 5

Таким образом, при действии ударной волны сооружение испытывает как всестороннее обжатие, так и действие смещающей силы, опреде-ляемой разностью нагрузок F1F3 на лобовую и тыльную грани, где нагрузка F3 включается с учётом времени пробега волны по боковой (верховой) грани. При этом сооружение может быть разрушено, сдви- нуто с основания или опрокинуто.

В качестве примера на рис.55 показана удельная результатирующая нагрузка Р(t)=F1(t)/S1-F3(t)/S3 (смещающая сила), действующая на преграду конечных размеров.

Рис.55. Смещающая сила, действующая на преграду

На этом рисунке сплошной линией показана удельная нагрузка, дейсвующая на лобовую поверхность, пунктирной линией – на тыльную поверхность; время равно времени прохождения волны по сооружению; величины , , , , , имеют прежний смысл.

Несмотря на приближенный характер изложенной схемы, она широко применяется при оценке внешних сил, действующих на сооружение при наземном и воздушном взрывах.

§ 5.8. Приближенный способ расчета воздействия ударной волны взрыва на конструкцию

Оценка воздействия взрыва на сооружение – сложная инженерная задача. Для получения представления о решении таких задач рассмотрим важный частный случай движения упругой системы с одной степенью свободы, то есть движения по направлению распространения ударной волны, используя результаты, полученные в [4].

Пусть внешняя сила, действующая на систему, задана соотношениями:

(5.51)

Дифференциальное уравнение движения такой системы в интервале времени 0 £ t £ tобт имеет вид:

, (5.52)

где m – масса конструкции;

x – перемещение точки приведения;

k – коэффициент жесткости конструкции;

tобт – время обтекания.

Его решение записывается следующим образом

(5.53)

или после определения постоянных из начальных условий (при )

(5.54)

Скорость движения точки приведения

, (5.55)

где - частота собственных колебаний конструкции.

Начиная с момента времени t=tобт движение определяется дифферен-циальным уравнением

(5.56)

которое интегрируется при начальных данных: .

Решение уравнения (5.56) имеет вид

(5.57)

(5.58)

Положив и вычислив из (5.58) соответствующее значение t*, величину наибольшего перемещения xmax можно найти из соотношения (5.57), подставив t=t*.

Перемещение точки приведения xmax определяет наибольшие деформации и напряжения системы.

На основании анализа решений уравнений (5.52), (5.56) и более строгих уравнений при различном задании внешних сил, а также на основании дан-ных экспериментальных исследований было установлено, что при оценке воздействия взрыва на конструкцию необходимо учитывать как величину избыточного давления во фронте ударной волны, так и соотношение между периодом собственных колебаний конструкции T0 и длительностью фазы сжатия t+.

Если отношение , расчет проводится на импульс давления в фазе сжатия, если t+>>T0 – на максимальное давление. Когда величины t+ и T0 одного порядка, следует учитывать характер изменения давления во времени. В приближенных расчетах допущение об импульсном характере действия ударной волны считается приемлемым при t+<1/4T0, при этом в качестве критерия поражения может рассматриваться величина импульса давления J+; критерий поражения используется при t+³10T0.

Значения критериев поражения ударной волной взрыва человека, зданий, сооружений даются в следующем параграфе.