空爆作用下复合材料加固圆拱动力响应数值模拟

采用分离式钢筋混凝土模型建模,利用LS-DYNA有限元计算软件,对空爆条件下复合材料加固圆拱的动力响应进行了数值分析。结果表明,内贴复合材料加固后,结构的抗爆性能得到增强;加固层数对拱结构抗爆性能影响不显著;CFRP的整体加固效果优于GFRP。     

爆炸荷载作用下焊接工字钢梁的动力响应及破坏模式分析

目的分析焊接工字形钢梁在爆炸荷载作用下破坏模式及影响动力响应的主要因素,为钢梁抗爆设计提供建议．方法采用有限元软件ANSYS／LS—DYNA,基于流固耦合的方法对钢梁的动力响应及破坏进行数值分析．结果在不同的爆炸荷载作用下,钢梁可能发生剪切破坏、弯剪联合破坏和翼缘屈曲破坏3种破坏模式;增高腹板高度可以有效地控制钢梁在爆炸荷载作用下的跨中最大位移,效果次之的是增加翼缘板厚度和腹板厚度,效果最差的是增加翼缘板宽度．结论钢梁的破坏模式与比例距离有关．随着比例距离增大,钢梁的破坏模式由剪切破坏模式转变为翼缘屈曲破坏模式．增大梁截面高度,能有效地提高钢梁的抗爆承载力．     

薄板在接触爆炸载荷作用下的破坏分析

对薄板在接触爆炸载荷作用下的塑性动力响应问题进行了理论研究.根据板受接触爆炸压力载荷的大小和应变率的不同将板划分为不同的区域,应用不同的本构关系进行研究,得到爆炸的破坏范围.通过算例进行验证,并与经验公式进行了比较,结果基本上是合理的.可应用于舰船结构在爆炸冲击波作用下的毁伤或防护方面的预测,从而为舰船的安全防护设计提供理论依据.     

爆炸荷载作用下桥梁动态响应及其损毁过程的数值模拟

桥梁的设计通常考虑了地质和气候等环境条件,但并没有考虑结构抗爆方面的设计要求。利用大型通用有限元软件LS-DYNA 3D对连续刚构桥在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值计算,分析过程中考虑了空气冲击波的传播特性。通过调整炸药的位置和重量,得到了爆炸荷载作用下刚构桥跨中的位移响应、跨中Von-Mises应力分布和结构破坏形...     

爆炸作用下建(构)筑物动力响应与防护措施研究进展

随着恐怖爆炸以及偶然性爆炸的不断增多,建(构)筑物的抗爆、防爆问题越来越受关注.首先分别对地面建筑(砖石建筑物、钢筋混凝土建筑物、钢结构建筑物等)和地下建筑(地下结构、地下管线等)在爆炸作用下的动力响应研究进行了总结分析;然后,对爆炸波在复杂环境下传播规律的研究现状进行了详细分析.并对建(构)筑物的抗爆防护措施进行了详细的总结概括,其中包括重要构件抗爆设计的加固措施、抗爆墙、防爆路障等;最后介绍了重要建(构)筑物在设计和规划过程中抗爆问题的研究现状,主要包括建筑物外形对抗爆设计的影响和抗爆规划与周围环境的协调设计等.通过对这些研究课题国内外相关文献的总结分析,指出了国内在建(构)筑物抗爆防爆相关领域需进一步深入研究的内容和方向.     

爆炸波与破片联合作用下结构的局部与整体破坏效应分析

提出了一种分析爆炸波与破片联合作用下钢筋混凝土板和拱结构局部与整体破坏效应的工程计算方法,以MK82战斗部在距离结构10m处爆炸为例,采用有限元软件详细分析了爆炸与破片联合作用下结构的局部与整体响应。结果表明,由于爆炸产生的破片先于冲击波达到结构,破片对结构造成的局部损伤对结构整体响应影响不大,结构主要还是受爆炸冲击波荷载的作用。     

接触爆炸荷载下长江隧道的动力响应分析

以武汉长江隧道为工程依托,运用ANSYS/LS-DYNA软件对盾构隧道行车道板上不同孔径炸药的4种爆炸工况进行模拟计算,分析各工况荷载爆炸时盾构隧道衬砌结构底板、顶板和左右侧帮各部位的位移、加速度和最大主应力分布状况,探明了盾构隧道内接触爆炸荷载下衬砌结构的动力响应规律,找出了隧道衬砌结构最易破坏的部位。该研究可为盾构隧道抗爆设计提供理论参考。     

大型浮顶储油罐爆炸动力响应及破坏机理

为研究大型浮顶储油罐结构在可燃气体爆炸作用下的变形破坏机理,根据Von Mises屈服条件和强度理论,建立了储油罐结构在爆炸荷载作用下的广义屈服函数和失效破坏准则,利用显示非线性动力有限元软件LS-DYNA,采用ALE流固耦合算法,对爆炸作用下容积为15×10⁴ m³的大型浮顶储油罐结构的罐壁位移、加速度、应力、应变等动态力学响应进行了数值模拟,计算结果表明:浮顶油罐的失效破坏模式为迎爆面顶部罐壁产生内凹塌陷和屈曲变形,迎爆面中部驻点区首先屈服并带动相邻部分达到屈服状态,同时在变形区周围明显形成不规则的塑性铰环,导致罐壁产生内凹屈曲．爆炸作用下,罐内液体既对罐壁产生一定的冲击作用,也能吸收和耗散部分爆炸能,储罐内液面较高时能提高油罐结构的抗爆能力．     

内部爆炸荷载下网壳结构的抗爆防护措施

为进行内部爆炸荷载作用下网壳结构的抗爆防护措施研究,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉、屋面板、墙体和地面在内的精细化K8型单层球面网壳模型,通过流固耦合算法使爆炸冲击波与结构相互作用,分析了局部杆件加固、屋面板的选取及墙体开洞等抗爆防护措施的效果,结果表明内部爆炸荷载作用下,通过对网壳外环杆件进行加固、选择轻质的薄屋面板、增大墙体开洞面积、增高墙体洞口位置及减小墙体洞口间距等措施,能够有效降低网壳结构的动力响应.     

爆炸荷载下建筑结构的振动控制及分析

为了提高爆炸荷载作用下建筑结构的安全性,采用调谐液柱阻尼器(TLCD)作为被动和半主动控制装置,分析了TLCD-结构的抗爆性能。基于TLCD的力学性能,建立了爆炸荷载作用下TLCD-结构的动力学方程;提出了可行的半主动控制策略;对12层框架结构在爆炸荷载作用下的动力响应进行仿真分析。结果表明:TLCD装置能够有效地控制结构在爆炸荷载作用下的动力响应;半主动控制效果明显优于被动控制效果。     

边界元计算内外声场耦合及流体目标声散射

为研究水下目标的耦合声散射问题，将声类比边界元技术应用于内声场、并考虑流体目标内外声场的耦合，建立了水下运动流体目标声散射的物理模型和数值方法．对于长圆柱和旋转椭球外型的流体目标，给出了几组声散射数值仿真结果，并和解析方法（变形圆柱法）的结果进行比较；比较结果的一致验证了该方法的正确性和有效性．该方法能够研究任意声波入射条件下复杂外形运动流体目标内外声场的耦合，结合结构的有限元描述，该方法将用于水下弹性结构的声耦合响应分析．     

求解多层壁温度场的温度响应方法

本文给出一种首先利用Laplace变换求解在单位脉冲作用下多层壁表面的热流响应函数,然后利用求解导热反问题的解析公式求解出多层壁各层中的温度响应函数.对任意温度扰量作用在多层壁的边界条件下,利用了关于线性系统的DuhameI积分原理求解整个多层壁的温度场.两个计算实例说明了这种方法是极为有效的.     

一类不确定线性组合系统的变结构分散镇定

研究了具有参数摄动、外界干扰等不确定因素影响的线性大系统的分散控制问题。考虑到子系统间关联项的重要作用,在子系统间关联项可知的情况下,提出一种新的考虑问题的思路。将已知的关联作用矩阵作为标称系统的参数矩阵,在假设系统不确定性有界且满足一定匹配条件的前提下,给出一种变结构分散控制算法,实现了大系统的全局渐近稳定。该控制律设计简单,并保证了闭环系统较好的动态性能和较强的鲁棒性。     

预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点试验研究

针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题，设计开发了一种预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点，通过拟静力试验，研究不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明：不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破坏，破坏位置在翼缘连接板处，实现了节点域附近塑性铰外移的效果；翼缘连接板和混凝土的应变受梁端连接方式的影响较大，钢梁腹板、H型钢骨和纵向钢筋的应变受到的影响相对较小；栓焊混合节点和螺栓节点属于半刚性连接，焊接节点属于刚性连接；各试件的滞回性能良好，承载力和刚度退化性能稳定，延性系数在4.03~11.84之间，等效黏滞阻尼系数在0.24~0.36之间。该类型节点具有良好的承载能力和抗震性能，能满足现有抗震设计要求。     

大型煤气柜顶盖的几何非线性全过程分析

利用几何非线性有限元法对大型煤气柜顶盖这种新颖的结构进行全过程分析，考虑铺板局部屈曲后强度利用．借助弧长法跟踪结构的荷载-挠度曲线，探讨结构失稳的原因和屈曲过程。结果表明：钢板和网壳共同作用，表现出组合柜顶结构所独有的力学特性。此外，可通过加强柜顶的中环梁附近区域采提高结构的整体稳定性。     

分级循环荷载下保护层开采扰动煤岩强度及裂隙特性研究

针对回采时反复采动作用下的保护层开采扰动煤岩极易诱发巷道围岩失稳的问题,采用分级循环荷载模拟实际回采工程中采动应力的长期作用,研究保护层开采扰动煤岩在循环荷载作用下的力学强度及变形破坏特性. 试验结果表明,在加卸载过程中,受保护层开采扰动煤样的体积膨胀变形明显,煤样内部结构破坏程度比未受保护层开采扰动煤样更高. 在加卸载后期,受保护层开采扰动煤样表现为塑性破坏,未受保护层开采扰动煤样发生明显的脆性破坏. 相比于未受保护层开采扰动煤样,受保护层开采扰动煤样的峰值强度下降,单位体积（直径为50 mm,高度为100 mm）内的煤样裂隙体积显著增加,峰值强度和裂隙体积占比均沿煤层走向分布较为均匀. 处于断层带的未受保护层开采扰动煤样的彼此物性差异较大. 受保护层开采扰动煤样比未受保护层开采扰动煤样更符合“煤岩破坏时,裂隙空间复杂程度与峰值强度存在反向对应分布”规律.     

钢管混凝土格栅坝抗冲击性能试验及参数分析

为有效减轻泥石流大块石冲击造成的灾害,提出一种钢管混凝土格栅坝.通过固体冲击试验研究该结构的冲击动力响应,总结了结构的响应模式.同时对试验过程进行数值模拟,模拟结果与试验吻合较好.最后利用数值模拟方法对结构进行参数分析,研究桩管套箍系数、撑管径厚比和桩-撑刚度比对结构动力响应的影响.结果表明:结构的典型响应模式可以概括为构件轻微损伤、构件弯曲破坏、连接节点破坏;桩管受冲击时结构能发挥良好的整体耗能作用,而撑管受冲击时结构整体耗能作用不明显;桩管套箍系数、撑管径厚比和桩-撑刚度比对结构动力响应的影响受桩管和撑管外径、壁厚等单因素变化的制约.钢管混凝土格栅坝具有良好的抗冲击性能.     

±800 kV换流站复合绝缘子互连回路地震响应分析

复合电气设备的力学性能优于陶瓷电气设备,在变电站、换流站具有广阔的应用前景。为研究±800 kV复合绝缘子设备的地震响应,进一步发挥其抗震潜能,提高设备的抗震水平,以±800 kV换流站复合材料支柱绝缘子连接回路为研究对象,运用结构动力学理论分析手段,通过建立两自由度互连电气设备理论模型和动力学方程,研究地震作用下复合材料电气设备间的地震反应规律,分析连接导线刚度和设备刚度对互连设备抗震性能的影响。结果表明：随着连接导线刚度的增大,高频设备的位移变化幅度略大于低频设备,导线刚度越大,两设备之间的地震反应差别越大;在电气功能允许的前提下,适当增加导线的冗余度有利于提高设备的抗震性能。互连回路中一个设备刚度增大后,将引起刚度不变的设备的地震响应增大,回路抗震设计时尽可能使频率接近的两设备互连,降低设备间的地震耦合效应。研究提出了针对复合材料电气设备连接回路抗震设计时设备间频率匹配及导线设计原则,可为设备的抗震设计提供参考。     

地震作用下金沙江某跨江桥梁岩质岸坡动力响应分析

由于地震波的随机性及地质构造的复杂性,导致岩质边坡的地震响应特征变得十分复杂。以金沙江地区某跨江桥梁岩质岸坡为例,采用有限元方法研究了地震波在岩质边坡内的传播特征,分析了不同类型结构面对边坡动力响应特征的影响;采用振动台模型试验验证了数值计算结果,探究了边坡的动力变形演化规律及其破坏机制。研究结果表明：软弱结构面对岩质边坡的波传播特征影响较大,在波传播过程中结构面使坡内出现局部的放大效应,相同条件下边坡的动力放大效应为：块状边坡>顺层边坡>反倾边坡。边坡高程、坡表微地貌及结构面对边坡的动力放大效应具有较大的影响,边坡动力放大系数随高程增加而增加,坡表微地貌变化使平台区域出现局部放大现象,块状边坡中放大效应主要集中于最上层顺向结构面以上的表层坡体。地震作用下块状边坡的动力放大效应随激震强度的增加而增加,边坡动力变形演化过程主要包括弹性变形、塑性变形和滑动破坏3个阶段。软弱结构面对块状边坡的地震破坏模式具有控制性作用,最上层顺向结构面为潜在滑面,其地震破坏模式为拉裂-滑移-倾覆式破坏。     

钢筋混凝土叠合板的抗弯性能研究

使用吉林大学建设工程学院研制的新型复合材料永久模板研究钢筋混凝土叠合板的抗弯性能。研究结果表明：钢筋混凝土叠合板在叠合面得到有效处理后能确保预制部分和现浇部分的协同受力,叠合板的极限承载力相比普通混凝土板高出8.99%,同时受拉区混凝土抗开裂能力大大增强。叠合板破坏形式为大变形塑性破坏,抗弯性能优异。