基于ANSYS的冰雹災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與模擬方法研究.pdf

1、冰雹災(zāi)害是由強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)引起的一種劇烈的氣象災(zāi)害，常常伴隨著強(qiáng)雷電、暴雨和大風(fēng)，嚴(yán)重危害著人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)還可能對(duì)城市的基礎(chǔ)設(shè)施造成極大的破壞，導(dǎo)致城市電力的中斷以及交通、通訊的癱瘓。在當(dāng)前氣候變暖的形勢(shì)下，極端氣候條件下的冰雹災(zāi)害發(fā)生的頻率和強(qiáng)度會(huì)越來(lái)越高，造成的經(jīng)濟(jì)損失會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。另一方面，大量建設(shè)的高速公路已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的最重要的交通方式之一，而由于行駛在高速公路上的車輛缺乏有效的遮擋設(shè)施，暴露性以及脆弱性非常高，

2、因而冰雹災(zāi)害及其伴隨的極端災(zāi)害性天氣現(xiàn)象對(duì)高速公路交通安全的影響也就變得非常大。
　　 由于目前科學(xué)家對(duì)冰雹災(zāi)害的研究主要集中在其成雹機(jī)制和降雹分布等方面，對(duì)冰雹產(chǎn)生的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等方面的風(fēng)險(xiǎn)因素考慮較少。本文從冰雹災(zāi)害承災(zāi)體暴露性和的脆弱性等方面入手，針對(duì)冰雹災(zāi)害對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成的損失風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，綜合利用物理方法和概率方法，建立了相應(yīng)的冰雹災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的數(shù)學(xué)模型。
　　 同時(shí)，對(duì)于冰雹災(zāi)害撞擊造成的損傷后果，本文利用非線性

3、有限元分析軟件ANSYS10.0及其顯式非線性動(dòng)力分析程序LS-DYNA分別模擬了不同粒徑的冰雹撞擊汽車擋風(fēng)玻璃(鋼化玻璃)和車身鋼板以及建筑物玻璃(普通玻璃)造成的破壞情況。根據(jù)模擬結(jié)果，作者分析了冰雹災(zāi)害對(duì)車輛和建筑物等承災(zāi)體造成的損失風(fēng)險(xiǎn)，并且利用模擬結(jié)果中最大變形量和最大應(yīng)力等數(shù)據(jù)確定本文所建立的冰雹災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)學(xué)模型的各個(gè)參數(shù)。
　　 另一方面，根據(jù)安全間距(Assured clear distance ahead，

4、ACDA)條例規(guī)定和降雨一能見度關(guān)系的研究結(jié)果，本文綜合分析了冰雹災(zāi)害伴有降雨條件下高速公路交通安全風(fēng)險(xiǎn)。評(píng)估結(jié)果表明，當(dāng)冰雹粒徑小于3.0cm時(shí)，車輛和駕駛者處于安全范圍之內(nèi)：當(dāng)冰雹粒徑達(dá)到4.0cm時(shí)，需要采取減速、停車等安全措施；而當(dāng)冰雹粒徑大于4.0cm時(shí)，必須馬上停止行駛，并且此時(shí)影響高速公路交通安全最主要的因素就是冰雹的粒徑，車速的作用變得相對(duì)不重要了。
　　 最后，根據(jù)天津市的歷史統(tǒng)計(jì)資料，利用建立的冰雹災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)