钢筋混凝土板在低速冲击下的计算方法

钢筋混凝土板在低速冲击下的局部与整体变形和破坏的特点主要取决于冲击的初速和接触区直径与结构厚度的比值,在计算中必须既考虑冲击的局部作用,也须考虑其整体作用.本文既给出了钢筋混凝土板在低速冲击下局部变形评估方法,又给出了整体变形的弹塑性工程近似分析方法,整体变形分析中忽略板在裂缝形成前的工作阶段,主要考虑了裂缝形成之后到纵向受力钢筋达屈服和钢筋屈服后到结构破坏的两阶段.     

梁系结构在低速冲击下的动カ计算方法

由于冲击强度和结构强度参数的不同，受力梁和支承梁在低速冲击下可能处于4个不同的应变阶段，根据不同应变阶段的判别条件，提出了相应的计算模型，并推导出了冲击力和梁横向位移的计算公式。通过实例计算表明：当支承构件的柔度很高时，承受冲击梁的总挠度很小；当支承结构的刚度很高时，这个效应在很大程度上消失了。     

复合材料天线结构低速冲击损伤与剩余强度

共形承载复合材料天线结构兼具力学承载和微波通信功能,由于其高度集成化和多功能化特点,应用前景广阔,但在制造和维修过程中极易受外来物的低能量冲击产生损伤。本文采用热压罐成型和二次胶结工艺制备以玻璃纤维增强复合材料为面板、以PMI泡沫为芯材并嵌入天线器件的复合材料天线结构。并对其开展低速冲击及冲击后压缩试验研究,对比含天线和不含天线两种结构的损伤特性与冲击后剩余压缩（CAI）强度。结果表明：与普通泡沫夹芯结构相比,复合材料天线结构的凹坑深度、冲击位移和背面纤维束拔出高度均减小,表明损伤阻抗能力增强;峰值载荷显著增加,100 J冲击能量下的峰值载荷为5.79 kN,增加了25.32%;压缩强度和CAI强度显著提高,压缩强度提高了28.87%,CAI强度提高超过113.08%;冲击破坏模式由整体贯穿及芯体大面积断裂变为芯体局部压溃、天线单元塑性变形及与泡沫夹芯大面积脱胶。     

爆炸冲击荷载作用下拱结构的弹塑性动力响应研究

采用数值模拟方法,研究拱结构在爆炸冲击荷载作用下的弹塑性动力响应。结构动力屈曲临界荷载由B-R 准则判定。研究结果表明:拱结构的动力响应过程可划分为4 个典型阶段,即弹性振动阶段、弹塑性稳定振动阶段、反直观动力响应阶段和压溃破坏阶段,拱结构反直观动力响应是其发生动力屈曲以后处于不稳定平衡状态中的一种动力响应模式;爆炸冲击持续时间越长,拱结构动力屈曲临界荷载越小;当冲击持续时间在某一范围内时,结构发生动力屈曲以后会出现反直观动力响应;爆炸冲击持续时间太长或太短,结构发生动力屈曲以后将不会出现反直观动力响应,即结构一旦发生屈曲就会出现毫无征兆的突然破坏,动力屈曲临界荷载就是动力失效荷载。     

基于三维数字图像相关方法的水下冲击载荷作用下铝板动力学响应研究

基于数字图像相关（DIC）方法搭建了三维动态 DIC方法测试系统,利用冲击加载实验设备,对喷涂散斑的铝靶板进行冲击加载实验,获得了靶板的实时离面位移场;并利用安装在水靶舱壁面的压力传感器,测取了水中冲击波压力时程曲线;建立了针对冲击实验的二维轴对称仿真模型,分析了水靶舱内冲击波的形成与传播过程以及靶板的动态响应变形进程。研究结果表明,靶板的变形是由边界向中心呈环形扩展的,而且靶板极容易在法兰约束边界处出现剪裂现象。靶板实时变形与测点压力时程的实验值与仿真值具有良好的一致性,这表明结合三维动态DIC方法测试系统与等效加载设备可以实现对结构的水下冲击响应分析研究工作。     

多晶铁冲击相变的离散元方法研究

采用离散元方法,结合基于无扩散相变的两相模型、热力学相容的自由能函数与有限速率相变动力学方程,模拟了α铁的冲击相变过程。计算得到了铁的相边界及冲击Hugoniot关系,并对多晶铁的冲击相变过程进行了模拟。研究结果表明：冲击波的波面不规则程度随传播距离的增加而增加,大晶粒模型内冲击波前沿的不规则程度更高;多晶金属内的相变为非均匀相变,相变首先发生在晶粒边界处,以指状向晶粒内部生长;对于多晶冲击相变过程进行了统计,得到了冲击相变的局部压力-相变质量份额曲线。     

冲击载荷条件下FAE装药的应力计算

文中主要是针对一次起爆型FAE装药结构,对其进行合理简化,建立了FAE装药结构的简化模型。并对其简化模型进行受力分析,得出了冲击载荷作用下FAE装药的内部应力值大小及其变化过程;利用ANSYS-LS/DYNA对FAE装药的内部应力进行数值模拟,通过比较FAE装药底部应力的理论计算值与数值模拟值,得出了理论计算和数值模拟具有较好的一致性;从而验证简化模型的合理性以及FAE装药内部应力的理论计算值的确切性。     

电爆炸驱动小尺寸冲击片实验与数值计算研究

基于低电感技术和平行板传输原理,设计并建立了一套小尺寸电爆炸驱动冲击片起爆始发猛炸药的实验装置。利用激光干涉技术解决了小尺寸电爆炸驱动冲击片速度的瞬时连续测量问题。与国外发表的实验与数值计算结果进行了比较,结果表明,本文的测量结果正确反映了电爆炸驱动冲击片的物理过程。利用流体动力学程序对电爆炸驱动小尺寸冲击片进行了一维数值计算,通过引入一个功率修正因子,计算结果与实验结果相一致。最后对引入的功率修正因子进行了讨论。     

气体发生器支撑结构冲击响应数值仿真

了解气体发生器支撑结构的冲击环境对于其结构动态响应分析和参数设计至关重要。采用LS-DYNA程序对支撑结构冲击实验进行了数值仿真,对其材料动态性能参数进行了标定。利用实测结果,对载荷特性参数进行了数值验证计算,获得了压力峰值。对3种支撑结构在该压力载荷作用下的）中击变形特性进行了数值预测,获得了能正常工作的改进方案,为支撑结构参数设计和实际试验提供了参考依据。     

冲击载荷作用下多孔材料符合结构防爆理论计算

多孔材料具有减震和吸收冲击能量的特点，但是单一的多孔材料强度较低，为降低爆炸冲击载荷对结构的破坏，在混凝土墙壁或者两层装甲钢板中间添加一层或者几层多孔吸能材料（多孔聚氨酯、泡沫铝、铁等）构成多层复合抗爆结构，实现防爆和衰减冲击波的功能。当炸药爆炸驱动飞片高速冲击多层复合结构时，多孔材料产生塑性变形被压实。由于多孔材料冲击波阻抗很低，能够大大地削减应力波的强度。在这个过程中，飞片的冲击能量被减小，和单层结构相比，防爆能力被提高。为研究多层复合结构的防爆机理，应用冲击载荷下的材料动态本构关系，对冲击波在“钢板一多孔材料一钢板”3层介质中的传播规律和各层介质中的冲击载荷进行甘算，并对应力波在多孔材料复合结构中的衰减变化过程进行一维理论分析。     

Dynamic Calculation Method of Beam System Under Low Velocity Impact

The bearing beams and the supporting beams under low velocity impact may be in four different strain stages of deformation depending on the impact intensity and beam structure strength.Based on the different judging conditions of deformation stages,the corresponding calculation models are proposed,the calculation formulae for the determination of the impact force and the beam＇s lateral displacement are obtained.Calculation shows that the beam＇s total deflection is small when the flexibility of the supporting component is high and the effect of diminishing deflection disappears almost when the stiffness of the supporting component is high.     

初始裂纹对高聚物粘结炸药低速撞击点火影响数值模拟研究

应用Visco-SCRAM模型和热点模型研究初始裂纹对奥克托今基(Octogen,HMX)高聚物粘结炸药(Polymer bonded explosive,PBX)炸药低速撞击点火的影响,主要针对标准低速撞击Steven试验进行模拟,分析初始裂纹尺寸和初始裂纹非均匀分布对PBX炸药内部温升及热点形成的影响。计算结果表明,随着初始裂纹尺寸的增加,HMX基PBX炸药内部裂纹表面的摩擦生热增强,导致其内部温升明显,更容易形成热点。当初始裂纹尺寸从1 mm增加到3 mm时,点火速度阈值从45 m·s~(-1)降低到38 m·s~(-1)。考虑初始裂纹非均匀性影响,在低速撞击过程中,PBX炸药内部温升区域发生明显的改变。而且,初始裂纹非均匀性有利于PBX炸药低速撞击过程热点形成,并导致点火速度阈值降低。当初始裂纹尺寸服从均匀分布U(0.8,1.2)时,点火速度阈值为36 m·s~(-1)。当初始裂纹服从正态分布N(1,0.115)时,点火速度阈值为31 m·s~(-1)。     

混凝土靶爆破后靶体端面振动加速度的简便算法

通过爆轰波在介质分界面处作用的爆炸力学方程组推导,提出了固体介质中装药爆炸后的靶体端面振动加速度的简便计算方法.针对混凝土介质进行了爆破实验,利用实验结果对所得到的简便算法进行了验证分析.实验测得的加速度值约为1.47×105m·s-2,与简便算法得到的结果(1.73×105 m·s-2)接近.研究表明简便算法计算精度...     

爆炸荷载作用下柔性边界钢筋混凝上梁的力响应与破坏模式分析

基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了柔性边界钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的弹塑性动力响应计算方法,并结合钢筋混凝土构件的动态极限抗力判别方法,分析了动荷载特征、支座刚度及支座阻尼对柔性边界钢筋混凝土梁破坏模式的影响规律.结果表明:在爆炸荷载作用下,柔性边界钢筋混凝土梁的破坏模式不仅与动载特性有关,还取决于边...     

反弹道斜撞击下自由梁结构响应研究

反弹道撞击实验在材料与结构动力学响应研究领域中已有广泛应用,相比正向撞击实验,反弹道实验可在自由梁上加装测量装置,得到更精确的测试结果。开展了自由梁20°斜撞击的反弹道实验,使用数字图像相关方法测试了弹体的实时动态响应情况,引入失效判据,并结合数值模拟分析,求解了轴向与横向载荷交互作用下的自由梁弯曲形貌。结果表明：考虑轴向力的计算结果与实验吻合较好,且优于文献［4］给出的自由梁计算模型;当质量比m_γ≥10时,正反弹道具有较好的等效性,该方法亦可用于求解弹体在非正侵彻过程中的结构响应。     

低速弹体贯穿钢筋混凝土多层靶的破坏特性

为获取大尺寸弹体对4层钢筋混凝土薄靶的贯穿破坏特性,开展了实验与仿真研究。以300 mm口径平衡炮作为发射平台,驱动280 kg截卵形弹体以337 m/s低速正贯穿4层抗压强度为41.8 MPa的钢筋混凝土薄靶,发现靶板破坏区域由锥形前坑区和后坑区组成。在此基础上建立了弹体正贯穿钢筋混凝土薄靶的破坏模型,并对破坏特性相关因素进行了分析。建立了有限元数值仿真模型,采用有限元分析软件LS-DYNA对整个贯穿过程进行了计算。将数值仿真结果与实验结果进行了对比,结果表明：速度及动能消耗最大误差分别为0.82%和6.21%,一致性较好;建立的数值仿真模型可用于弹体对多层靶侵彻能力的预估。     

侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力计算方法

为研究侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力,采用试验与数值仿真相结合的方法,开展了战斗部高速侵彻钢筋混凝土靶板的研究。通过对战斗部穿透靶板后剩余速度的对比,验证了有限元模型的正确性,并研究了命中位置对战斗部侵彻能力的影响,提出一种计算侵爆战斗部对钢筋混凝土靶侵彻能力的方法。研究结果表明:战斗部与钢筋有接触时的侵彻能力明显下降,新方法基于战斗部对靶板3个典型位置侵彻的极限穿透速度得到战斗部平均极限穿透速度,更为全面地考虑了命中位置和弹靶尺寸的影响。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁毁伤判据研究

为研究钢筋混凝土梁在爆炸波作用下的毁伤判据,对两种尺寸的钢筋混凝土梁在缩比条件下进行了不同爆炸距离作用和装药量下的试验研究。试验中以高层和框架结构中最常见的两种 梁为研究对象,通过11次独立的爆炸试验,观测了钢筋混凝土梁在不同装药量下的破坏模式和破坏特征。研究结果表明：钢筋混凝土梁在近区爆炸荷载作用下,在同一爆高下,随着装药量的增加,梁的破坏程度逐渐增加,破坏模式由迎爆面中心两侧少量混凝土脱落和背爆面少量断裂裂纹逐渐增加为迎爆面倒三角锥形式混凝土压碎弯曲破坏,背爆面出现三角锥裂纹和背爆面少量混凝土脱落破坏,最终迎爆面和背爆面三角锥破坏区域贯通形成中心区域压碎崩塌弯曲破坏;崩塌区域的尺寸随着装药量增加而逐渐增加。近区爆炸（以爆距0.5 m为例）作用下,试验钢筋混凝土梁的毁伤判据为：当比例爆高Z>0.4 m/kg^1/3 时,梁遭受到轻微破坏;当比例爆高0.3 m/kg^1/31/3 时,梁遭受到中等破坏;当比例爆高0.28 m/kg^1/31/3时,混凝土梁遭受重度破坏;当比例爆高Z<0.28 m/kg^1/3,梁遭受严重破坏。在近区爆炸作用下,钢筋混凝土梁的破坏不仅依赖于爆炸比例距离,还与爆高有关,同一比例距离下爆高越大,梁试件的破坏越严重。研究结果可为工程应用及毁伤评估提供参考。