基于ANSYS的冰雹災害風險評估與模擬方法研究.pdf

1、冰雹災害是由強對流天氣系統(tǒng)引起的一種劇烈的氣象災害，常常伴隨著強雷電、暴雨和大風，嚴重危害著人類的生命和財產(chǎn)安全，同時還可能對城市的基礎設施造成極大的破壞，導致城市電力的中斷以及交通、通訊的癱瘓。在當前氣候變暖的形勢下，極端氣候條件下的冰雹災害發(fā)生的頻率和強度會越來越高，造成的經(jīng)濟損失會越來越嚴重。另一方面，大量建設的高速公路已經(jīng)成為當今社會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施，暴露性以及脆弱性非常高，

2、因而冰雹災害及其伴隨的極端災害性天氣現(xiàn)象對高速公路交通安全的影響也就變得非常大。
　　 由于目前科學家對冰雹災害的研究主要集中在其成雹機制和降雹分布等方面，對冰雹產(chǎn)生的社會和經(jīng)濟等方面的風險因素考慮較少。本文從冰雹災害承災體暴露性和的脆弱性等方面入手，針對冰雹災害對社會經(jīng)濟造成的損失風險問題，綜合利用物理方法和概率方法，建立了相應的冰雹災害的風險評估的數(shù)學模型。
　　 同時，對于冰雹災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)模擬結果，作者分析了冰雹災害對車輛和建筑物等承災體造成的損失風險，并且利用模擬結果中最大變形量和最大應力等數(shù)據(jù)確定本文所建立的冰雹災害風險評估數(shù)學模型的各個參數(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系的研究結果，本文綜合分析了冰雹災害伴有降雨條件下高速公路交通安全風險。評估結果表明，當冰雹粒徑小于3.0cm時，車輛和駕駛者處于安全范圍之內(nèi)：當冰雹粒徑達到4.0cm時，需要采取減速、停車等安全措施；而當冰雹粒徑大于4.0cm時，必須馬上停止行駛，并且此時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不重要了。
　　 最后，根據(jù)天津市的歷史統(tǒng)計資料，利用建立的冰雹災害風險評