Response of a tank under blast loading – part II: experimental structural response and simplified analytical approach

Abstract

The problem of dynamic buckling of thin cylindrical tanks subjected to an external blast caused by an accidental external gaseous detonation is studied in this paper. A study is performed on flexible cylinders at a reduced scale to quantify the structural response. Simplified semi-analytical models based on Donnell's equations and critical imperfection amplification thresholds are used to provide damage predictions. Numerical results are compared to experimental ones which shows a qualitative good agreement. Finally, a reliability analysis on a real atmospheric oil tank is performed and compared with damage diagrams in the form of pressure impulse curves and safety recommendations.

Dans cet article, on s'intéresse au flambage dynamique de réservoirs métalliques soumis à une onde de souffle issue d'une détonation de gaz. Une campagne d'essais est réalisée à échelle réduite. Une approche semi-analytique basée sur le modèle de coque surbaissée de Donnell et l'amplification d'imperfections est utilisée pour déterminer des courbes critiques de flambage. La confrontation des résultats expérimentaux et de la modélisation simplifiée étant satisfaisante, une analyse de fiabilité et une comparaison aux seuils forfaitaires est réalisée sur un cas réel.

Keywords:

• blast load
• dynamic
• buckling
• cylinder
• P-I diagrams
• numerical methods
• reliability

Mots-clés:

• explosion
• dynamique
• flambage
• cylindre
• diagrammes pression-impulsion
• simulations numériques
• fiabilité

Acknowledgements

The authors would like to thank the French National Research Agency (ANR) for supporting this research (in the framework of the VULCAIN ANR-07-PGCU project).

Notes

1. Keyence LK-G152 sampling frequency 20 μs, repeatability 0.5 μm.

2. Keyence LB-11 sampling frequency 1.4 ms repeatability 180 μm.

3. Keyence LB-12 sampling frequency 0.33 ms repeatability 50 μm.