燃焼と構造体の破壊に関する一方向連成解析


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爆発・安全対策の評価項目には以下のようなものが挙げられます。

  1. 燃焼・爆発による圧力
      人体・構造物への影響
  2. 火炎による輻射熱
      人体への影響距離の算出
  3. 破片飛散物
      飛散防止対策(金網や防護壁の必要強度)
上記項目を高精度に予測することで、安全対策を立てることが可能になります。
燃焼・爆発による圧力が構造物に与える影響を高精度に解析するには
2. 構造物の大変形を高精度に
  解析できること
1. 燃焼・爆発における燃焼波面加速過程・
  圧力場の時間履歴を高精度に解析できること

が必要ですが、双方向連成解析ソフトでは難しいのが実情です。
そこで、以下のように各々のソルバーが得意とする分野を最大限に活かすことができる連成解析を行います。
rensei1.png
Sample試験体モデルにおける水素爆発解析-構造解析
試験体内で水素+空気混合体の燃焼・爆発が起こった場合、観測窓は、破壊されるか否か?
rensei2.png
試験体内水素爆発解析
水素濃度 29.54% (O2 14.76%)
水素量 0.02kg
気圧 1013.25 hPa
温度 20℃
FLACSによる水素+空気混合体の燃焼爆発解析
           観測窓:左 圧力コンター
rensei4.png


rensei3.png
     モニタポイントにおける圧力プロファイル


左上  試験体中央:圧力右上  観測窓:圧力
左下  Fuel Mass Fraction右下  温度

FLACS燃焼爆発解析結果(圧力)を利用したIMPETUS Afea Solverによる構造解析
観測窓:ガラス
厚さ1cm
降伏応力20MPa
破断歪0.005%
ポアソン比0.3
ヤング率80GPa

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このようにして、燃焼・爆発が構造物に与える影響を解析することができます。

・ 構造物が破壊されるか否か
・ 構造物がどこから破壊されていくか

ただし、構造物破断後の圧力leakに至る解析は、双方向連成が必要です。


Role of simulation in explosion security precaution
Evaluation item of explosion security precaution


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