第４８卷第２２期山西建筑Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．２２
·５４·２０２２年１１月Ｎｏｖ．２０２２
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
１０．１３７１９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－６８２５．２０２２．２２．０１４
ＤＯＩ：
爆炸荷载下张拉膜结构的动力响应研究
杨晨瑶，马佳文，王浩，马小川，薛恺文
（中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏徐州２２１１１６）
摘要：利用ＡＢＡＱＵＳ建立了一种张拉膜结构的有限元模型，模拟了爆炸荷载下张拉膜结构在遭受冲击波作用、弹片作用、冲
击波与弹片耦合作用下的一系列动力响应。基于对冲击波－弹片耦合作用下的动力响应研究，通过控制变量分别改变弹片
速度和ＴＮＴ当量，得出了在不同工况下张拉膜结构的动力响应差异。
关键词：张拉膜结构；数值模拟；爆炸荷载
中图分类号：ＴＵ３１１．３文献标识码：Ａ１００９－６８２５（２０２２）２２－００５４－０６
文章编号：
０引言１．３网格单元划分
张拉膜结构取网格单元的整体近似比例为０．１，残
近年来爆炸事故时有发生，爆炸源引起的建筑物倒
片模型取网格单元的整体近似比例为０．０５。张拉膜结
塌和各类残片是造成人员伤亡与财产损失的主要原因。
构与弹片装配模型见图１。
当前对爆炸残片及冲击波作用下的结构失效机理研究主
要集中在传统刚性结构，对膜结构的相关研究鲜有涉及。
［１－２］
膜结构可通过发生大变形耗散能量，在爆炸荷载作
用下有独特的优势。由于爆炸冲击荷载的特殊性、膜材
建筑瞬间发生大变形等原因，膜结构在爆炸荷载下的结
构特性与静力作用下的结构特性有着明显差异，传统的
静力学计算方法不再适用。因此，本文通过数值模拟分
析爆炸载荷作用下膜结构的动力响应过程，阐述膜结构
的抗冲击机理。１．４相互作用与边界条件
１结构试件设计设置相互作用时间长度为０．０１ｓ，无时间缩放。线
性体积黏性参数为０．０６ｓ，二次体积黏性参数为１．２ｓ。
１．１张拉膜结构设计
入射的冲击波采用ＡＢＡＱＵＳ内置的ＣＯＮＷＥＰ模型，
建立一种张拉膜结构的有限元模型试件，试件尺寸
ＣＯＮＷＥＰ模型考虑空气的可压缩性与轻质的特点，忽略
为４ｍ（长）×４ｍ（宽）×０．００１ｍ（厚），质量密度为
３了空气的刚度与惯