材料与结构强动载效应的预测及评估

1 背景与意义

爆炸与冲击等强动载效应普遍存在于国防工程、基建工程和安全工程领域。在强动载效应的利用方面，国防军事领域需要根据各种型号弹体的毁伤效能制定打击策略；基础建设与矿山开采领域则采用工程爆破方法进行地下掘进和资源采剥。在强动载效应的防控方面，战略防护领域需要对重要的战略指挥所和弹药能源仓库进行加固设计；生产安全领域则需要根据危险化工产品爆燃灾害程度，开展风险防治和应急措施制定。北京石油化工学院安全工程学院基于上述强动载效应，针对常见岩石、混凝土材料与地面、地下建筑结构，积累了大量动态响应特征及损伤破坏预测评估方面的研究成果，能为爆炸与冲击强动载效应的利用和防控提供技术支持。

2 技术方案及创新点

创新点：提出能考虑动态脆性破坏过程中时间效应的孕育特征时间准则，通过耦合统一强度理论和塑性流动法则，引入损伤演化方程，结合状态方程，建立了能反映荷载等效应力历程影响规律的新型动态损伤本构。同时，基于非线性动力学仿真软件实现了数值化应用，为材料与结构强动载效应的定量预测及评估奠定理论基础。

毁伤评估与安全防护：以ABAQUS和LS-DYNA为强动载效应数值仿真平台，结合室内和现场试验数据验证，开展危化品生产储存厂房爆炸响应和毁伤预测，并结合设防等级给出安全设计和加固策略。

工程爆破智能设计：基于工程经验公式和数值模拟，实现爆破方案设计，利用现场数据训练机器学习模型，实现效果反馈和优化设计，能为矿山开采和地下工程建设的数智化发展及安全高效施工提供助力。

3 推广应用

在毁伤评估与安全防护领域，与中国五洲工程设计集团有限公司、中国兵器工业安全技术研究院及北京理工大学开展了大量深度科研合作，部分成果应用于修订结构抗爆设计规范。在工程爆破领域，在3DMine矿业工程软件公司、中国黄金集团、国家能源集团等多家单位成功应用，提升企业安全生产效率的同时，推动了数字化和智能化进程。

4 对接方式

联系人：徐轩

联系电话：18514498663

邮箱：xuxuan@bipt.edu.cn