海洋平台新型防爆墙结构形式研究
经过一系列的研究，地球上的资源正在被开采，并利用着，我们从这些年国内资源消耗来看，地球上的资源被逐渐的开发完，现在我们必须要开采新的能源，于是有人在海洋里寻找一些可以利用的资源，来满足地球上的人日夜需求的能源，从刚开始的船舶型的石油开采，通过一系列的实验研究和投入使用，现在有大量的开采船进入了海洋，进行了开采，使得石油需求压力有所缓解了。后来又有了海洋平台的生产，对海上石油的开采更加的方便。海洋平台各式各样，比如：自生升式平台，张力腿平台等等。但是随后出现了一系列的安全事故比如油气的爆炸，导弹的袭击等等的安全事故。设计者和科学家开始对这些事故进行研究分析，开始提出了防爆墙的概念。防爆研究开始成为主导了，防爆墙是对海洋平台和工作人员生命安全起着很大的作用，防爆墙慢慢开始得到了很大的重视。美国的一片篇文章的报道，几个工作人员在进行油气的操作，由于他们的非法操作使得在防爆墙里面的几个工作人员全部牺牲，但是在仅仅隔数米远的一些工作人员缺没有一个人受重伤，仅仅有一人耳膜被震碎，其余人员没有任何丧亡，可见防爆墙的设计的是多么的重要。防爆墙的设计额其它的一些措施来看，防爆墙设计价格便宜，设计起来很快，它的单位强度也是非常的高。海洋平台需要这种防爆墙。所以我们所看到的海洋平台都采用了防爆墙来代替其它的防爆措施，防爆墙让损害降低了非常多。本文对爆炸载荷进行了分析，在详细分析了爆炸载荷对海洋平台防爆墙的影响，它使防爆墙发生了变形，一般我们称这种变形为弹性塑性变形，我们先从爆炸形成的理论去进行分析，爆炸产生的冲击波使是我们分析防爆墙的设计重要的名词。从分析里采用两种相结合的方式来对爆炸载荷去分析，通过理论上的一些分析加上数值上的分析，从而看来分析空爆载荷对防爆墙的影响。 （1）由于不可能在现实中对海洋平台进行爆炸研究，那样损失会很大，所以我们需要一种特殊的方法，我们而已建立一个特殊的模型，近似于防爆墙来进行研究，要考虑模型的耦合程度。（2）要想更好的研究这个防爆墙，我们还需要进行原始的分析，这就要考虑爆炸载荷的原理了，我们采用不同量的的炸药进行爆炸，因为炸药的爆炸有了爆炸载荷这个说法，其实简单点就是因为爆炸产生了冲击波，其实对防爆墙的结构研究就是针对不同的冲击来设计的，爆炸越厉害对防爆墙的要求也越高。本文着重研究冲击波的形成，和它的传播方式。这个冲击波通过不停地研究是可以通过公式
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，近似于防爆墙来进行研究，要考虑模型的耦合程度。（2）要想更好的研究这个防爆墙，我们还需要进行原始的分析，这就要考虑爆炸载荷的原理了，我们采用不同量的的炸药进行爆炸，因为炸药的爆炸有了爆炸载荷这个说法，其实简单点就是因为爆炸产生了冲击波，其实对防爆墙的结构研究就是针对不同的冲击来设计的，爆炸越厉害对防爆墙的要求也越高。本文着重研究冲击波的形成，和它的传播方式。这个冲击波通过不停地研究是可以通过公式来看的，以一位者设计者Henrych提出的经验公式来计算得出在空气中的传播参数（3）本文以海洋平台舱壁防爆墙结构为研究对象，建立了一个舱室的有限元模型。在舱室内的空爆载荷作用下，研究了不同炸药量下舱壁结构的加速度、速度、变形和应力等响应。 通过对空爆载荷作用下、不同炸药量下舱壁结构能量吸收的研究，发现结构能量吸收随炸药量的增加呈线性增加。关键词： 防爆墙，爆炸载荷，防爆墙舱室模型，模拟的数值，舱壁防爆墙的结构响应目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2.1理论研究法及其国内外研究现状 2
1.2.2实验研究法及其国内外研究现状 3
1.3防爆墙的发展和设计 3
1.4 本文主要研究内容 4
第二章 爆炸的理论研究 6
2.1 前论 6
2.2 空中爆炸载荷的研究 7
2.2.1 对冲击波的形成的描述 7
2.2.2 空中爆炸冲击参数的经验公式采用 9
2.2.3空中爆炸冲击波的特性 9
2.3 冲击波的传播及计算方法 10
2.3.1 冲击波的传播 10
2.3.2 空爆冲击载荷分析方法 11
2.4 本章小结 12
第三章 软件概况和分析方法 13
3.1 MSC.Patran的介绍 13
3.2 MSC.Dytran的基本理论 13
3.2.1 引言 13
3.2.2有限元模型建立 14
3.2.3耦合方式 15
3.3 本章小结 16
第四章 空爆载荷作用下防爆墙结构响应研究 17
4.1 引言 17
4.2 建立防爆墙有限元模型 17
4.2.1 防爆墙的有限元模型的建立 17
4.2.2材料参数的定义 18
4.3 对模型的计算和分析 18
4.3.1 炸药半径计算 19
4.3.2冲击环境的分析 19
4.3.3 结构的变形分析 21
4.3.4 结构能量吸收分析 25
4.4 本章小结 26
结论 27
致谢 30
参考文献 31
摘要
经过一系列的研究，地球上的资源正在被开采，并利用着，我们从这些年国内资源消耗来看，地球上的资源被逐渐的开发完，现在我们必须要开采新的能源，于是有人在海洋里寻找一些可以利用的资源，来满足地球上的人日夜需求的能源，从刚开始的船舶型的石油开采，通过一系列的实验研究和投入使用，现在有大量的开采船进入了海洋，进行了开采，使得石油需求压力有所缓解了。后来又有了海洋平台的生产，对海上石油的开采更加的方便。海洋平台各式各样，比如：自生升式平台，张力腿平台等等。但是随后出现了一系列的安全事故比如油气的爆炸，导弹的袭击等等的安全事故。设计者和科学家开始对这些事故进行研究分析，开始提出了防爆墙的概念。防爆研究开始成为主导了，防爆墙是对海洋平台和工作人员生命安全起着很大的作用，防爆墙慢慢开始得到了很大的重视。美国的一片篇文章的报道，几个工作人员在进行油气的操作，由于他们的非法操作使得在防爆墙里面的几个工作人员全部牺牲，但是在仅仅隔数米远的一些工作人员缺没有一个人受重伤，仅仅有一人耳膜被震碎，其余人员没有任何丧亡，可见防爆墙的设计的是多么的重要。防爆墙的设计额其它的一些措施来看，防爆墙设计价格便宜，设计起来很快，它的单位强度也是非常的高。海洋平台需要这种防爆墙。所以我们所看到的海洋平台都采用了防爆墙来代替其它的防爆措施，防爆墙让损害降低了非常多。
本文对爆炸载荷进行了分析，在详细分析了爆炸载荷对海洋平台防爆墙的影响，它使防爆墙发生了变形，一般我们称这种变形为弹性塑性变形，我们先从爆炸形成的理论去进行分析，爆炸产生的冲击波使是我们分析防爆墙的设计重要的名词。从分析里采用两种相结合的方式来对爆炸载荷去分析，通过理论上的一些分析加上数值上的分析，从而看来分析空爆载荷对防爆墙的影响。
（1）由于不可能在现实中对海洋平台进行爆炸研究，那样损失会很大，所以我们需要一种特殊的方法，我们而已建立一个特殊的模型，近似于防爆墙来进行研究，要考虑模型的耦合程度。
（2）要想更好的研究这个防爆墙，我们还需要进行原始的分析，这就要考虑爆炸载荷的原理了，我们采用不同量的的炸药进行爆炸，因为炸药的爆炸有了爆炸载荷这个说法，其实简单点就是因为爆炸产生了冲击波，其实对防爆墙的结构研究就是针对不同的冲击来设计的，爆炸越厉害对防爆墙的要求也越高。本文着重研究冲击波的形成，和它的传播方式。这个冲击波通过不停地研究是可以通过公式来看的，以一位者设计者Henrych提出的经验公式来计算得出在空气中的传播参数
（3）本文以海洋平台舱壁防爆墙结构为研究对象，建立了一个舱室的有限元模型。在舱室内的空爆载荷作用下，研究了不同炸药量下舱壁结构的加速度、速度、变形和应力等响应。 通过对空爆载荷作用下、不同炸药量下舱壁结构能量吸收的研究，发现结构能量吸收随炸药量的增加呈线性增加。
关键词： 防爆墙，爆炸载荷，防爆墙舱室模型，模拟的数值，舱壁防爆墙的结构响应
Abstract
After a series of research, the resources on the earth are being mined. And using, we from the domestic consumption of resources, earth resources are gradually developed. Now we must to exploit new energy, so people searching for some resources that can be utilized in the ocean, to meet the people on earth day and night energy demand, from the beginning of the ship type of oil exploitation, through a series of experimental study and put into use, there are a lot of mining ship into the sea, the mining, the oil demand pressures eased up somewhat. Later, the production of offshore platforms, the exploitation of offshore oil more convenient. A wide variety of marine platforms, such as: a self lift platform, tension leg platform, etc.. But there followed a series of accidents such as the safety of the explosion of oil and gas, the missile attack, and so on.. The designers and scientists began to study these incidents and began to put forward the concept of explosionproof wall. Explosion prevention research has become the leading, explosionproof wall is the marine platform and the life safety of the staff plays a great role, the explosionproof wall began to get a lot of attention slowly. Read the reports of the article, several staff in the operation of oil and gas, due to their illegal operations makes in the explosion inside the wall several staff members all sacrifice, but only every few meters away some of the staff lack no one injured in, only shattered eardrums, the remaining staff without any bereavement, visible explosionproof wall design is how important. Other measures of the design of explosionproof wall, the explosionproof wall design price cheap, design quickly, and its unit strength is also very high. Marine platforms
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，近似于防爆墙来进行研究，要考虑模型的耦合程度。（2）要想更好的研究这个防爆墙，我们还需要进行原始的分析，这就要考虑爆炸载荷的原理了，我们采用不同量的的炸药进行爆炸，因为炸药的爆炸有了爆炸载荷这个说法，其实简单点就是因为爆炸产生了冲击波，其实对防爆墙的结构研究就是针对不同的冲击来设计的，爆炸越厉害对防爆墙的要求也越高。本文着重研究冲击波的形成，和它的传播方式。这个冲击波通过不停地研究是可以通过公式来看的，以一位者设计者Henrych提出的经验公式来计算得出在空气中的传播参数（3）本文以海洋平台舱壁防爆墙结构为研究对象，建立了一个舱室的有限元模型。在舱室内的空爆载荷作用下，研究了不同炸药量下舱壁结构的加速度、速度、变形和应力等响应。 通过对空爆载荷作用下、不同炸药量下舱壁结构能量吸收的研究，发现结构能量吸收随炸药量的增加呈线性增加。关键词： 防爆墙，爆炸载荷，防爆墙舱室模型，模拟的数值，舱壁防爆墙的结构响应目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2.1理论研究法及其国内外研究现状 2
1.2.2实验研究法及其国内外研究现状 3
1.3防爆墙的发展和设计 3
1.4 本文主要研究内容 4
第二章 爆炸的理论研究 6
2.1 前论 6
2.2 空中爆炸载荷的研究 7
2.2.1 对冲击波的形成的描述 7
2.2.2 空中爆炸冲击参数的经验公式采用 9
2.2.3空中爆炸冲击波的特性 9
2.3 冲击波的传播及计算方法 10
2.3.1 冲击波的传播 10
2.3.2 空爆冲击载荷分析方法 11
2.4 本章小结 12
第三章 软件概况和分析方法 13
3.1 MSC.Patran的介绍 13
3.2 MSC.Dytran的基本理论 13
3.2.1 引言 13
3.2.2有限元模型建立 14
3.2.3耦合方式 15
3.3 本章小结 16
第四章 空爆载荷作用下防爆墙结构响应研究 17
4.1 引言 17
4.2 建立防爆墙有限元模型 17
4.2.1 防爆墙的有限元模型的建立 17
4.2.2材料参数的定义 18
4.3 对模型的计算和分析 18
4.3.1 炸药半径计算 19
4.3.2冲击环境的分析 19
4.3.3 结构的变形分析 21
4.3.4 结构能量吸收分析 25
4.4 本章小结 26
结论 27
致谢 30
参考文献 31
摘要
经过一系列的研究，地球上的资源正在被开采，并利用着，我们从这些年国内资源消耗来看，地球上的资源被逐渐的开发完，现在我们必须要开采新的能源，于是有人在海洋里寻找一些可以利用的资源，来满足地球上的人日夜需求的能源，从刚开始的船舶型的石油开采，通过一系列的实验研究和投入使用，现在有大量的开采船进入了海洋，进行了开采，使得石油需求压力有所缓解了。后来又有了海洋平台的生产，对海上石油的开采更加的方便。海洋平台各式各样，比如：自生升式平台，张力腿平台等等。但是随后出现了一系列的安全事故比如油气的爆炸，导弹的袭击等等的安全事故。设计者和科学家开始对这些事故进行研究分析，开始提出了防爆墙的概念。防爆研究开始成为主导了，防爆墙是对海洋平台和工作人员生命安全起着很大的作用，防爆墙慢慢开始得到了很大的重视。美国的一片篇文章的报道，几个工作人员在进行油气的操作，由于他们的非法操作使得在防爆墙里面的几个工作人员全部牺牲，但是在仅仅隔数米远的一些工作人员缺没有一个人受重伤，仅仅有一人耳膜被震碎，其余人员没有任何丧亡，可见防爆墙的设计的是多么的重要。防爆墙的设计额其它的一些措施来看，防爆墙设计价格便宜，设计起来很快，它的单位强度也是非常的高。海洋平台需要这种防爆墙。所以我们所看到的海洋平台都采用了防爆墙来代替其它的防爆措施，防爆墙让损害降低了非常多。
本文对爆炸载荷进行了分析，在详细分析了爆炸载荷对海洋平台防爆墙的影响，它使防爆墙发生了变形，一般我们称这种变形为弹性塑性变形，我们先从爆炸形成的理论去进行分析，爆炸产生的冲击波使是我们分析防爆墙的设计重要的名词。从分析里采用两种相结合的方式来对爆炸载荷去分析，通过理论上的一些分析加上数值上的分析，从而看来分析空爆载荷对防爆墙的影响。
（1）由于不可能在现实中对海洋平台进行爆炸研究，那样损失会很大，所以我们需要一种特殊的方法，我们而已建立一个特殊的模型，近似于防爆墙来进行研究，要考虑模型的耦合程度。
（2）要想更好的研究这个防爆墙，我们还需要进行原始的分析，这就要考虑爆炸载荷的原理了，我们采用不同量的的炸药进行爆炸，因为炸药的爆炸有了爆炸载荷这个说法，其实简单点就是因为爆炸产生了冲击波，其实对防爆墙的结构研究就是针对不同的冲击来设计的，爆炸越厉害对防爆墙的要求也越高。本文着重研究冲击波的形成，和它的传播方式。这个冲击波通过不停地研究是可以通过公式来看的，以一位者设计者Henrych提出的经验公式来计算得出在空气中的传播参数
（3）本文以海洋平台舱壁防爆墙结构为研究对象，建立了一个舱室的有限元模型。在舱室内的空爆载荷作用下，研究了不同炸药量下舱壁结构的加速度、速度、变形和应力等响应。 通过对空爆载荷作用下、不同炸药量下舱壁结构能量吸收的研究，发现结构能量吸收随炸药量的增加呈线性增加。
关键词： 防爆墙，爆炸载荷，防爆墙舱室模型，模拟的数值，舱壁防爆墙的结构响应
Abstract
After a series of research, the resources on the earth are being mined. And using, we from the domestic consumption of resources, earth resources are gradually developed. Now we must to exploit new energy, so people searching for some resources that can be utilized in the ocean, to meet the people on earth day and night energy demand, from the beginning of the ship type of oil exploitation, through a series of experimental study and put into use, there are a lot of mining ship into the sea, the mining, the oil demand pressures eased up somewhat. Later, the production of offshore platforms, the exploitation of offshore oil more convenient. A wide variety of marine platforms, such as: a self lift platform, tension leg platform, etc.. But there followed a series of accidents such as the safety of the explosion of oil and gas, the missile attack, and so on.. The designers and scientists began to study these incidents and began to put forward the concept of explosionproof wall. Explosion prevention research has become the leading, explosionproof wall is the marine platform and the life safety of the staff plays a great role, the explosionproof wall began to get a lot of attention slowly. Read the reports of the article, several staff in the operation of oil and gas, due to their illegal operations makes in the explosion inside the wall several staff members all sacrifice, but only every few meters away some of the staff lack no one injured in, only shattered eardrums, the remaining staff without any bereavement, visible explosionproof wall design is how important. Other measures of the design of explosionproof wall, the explosionproof wall design price cheap, design quickly, and its unit strength is also very high. Marine platforms
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