爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构的动态响应与破坏模式的数值分析

在爆炸荷载(尤其是脉冲荷载)作用下,除了常见的弯曲破坏形态之外,钢筋混凝土结构还可能发生直剪破坏和弯剪破坏。如何准确地预测爆炸荷载作用下的钢筋混凝土结构动态响应和破坏特征是当前抗爆结构领域十分关注的课题之一。该文介绍作者近年来在这方面的一些研究成果,主要有:将三参数形式的应变速率型材料模型推广应用于二维状态下的混凝土本构关系,建立了弹粘塑性混凝土结构有限元分析方法;基于Timoshenko梁理论和弹粘塑性理论,分别采用有限差分法和有限元法,建立了土中浅埋钢筋混凝土结构动力响应和破坏模式的有限差分和有限元分析方法。对爆炸荷载作用下的典型钢筋混凝土结构计算结果表明:基于Timoshenko梁理论的有限差分分析方法和有限元分析方法能较好地模拟梁的动态响应和弯曲、弯剪以及直剪的破坏模式,而二维弹粘塑性混凝土结构有限元分析方法只能较好地模拟梁的弯曲破坏模式。     

岩石乳化炸药TNT当量系数的试验研究

为了研究岩石乳化炸药的TNT当量系数,采用试验与数值模拟相结合的方法,研究了岩石乳化炸药在空气中自由场和通道外爆炸时的TNT当量系数.根据试验结果,得到了两种情况下爆炸冲击波压力峰值与比例距离的关系曲线,确定了在空气中自由场和通道外爆炸时岩石乳化炸药的等压力TNT当量系数分别为0.609和0.582.在此基础上,将岩石...     

强动载作用下钢筋混凝土梁板结构面力效应的增量解法

为了研究强动载作用下钢筋混凝土结构的面力效应问题,在钢筋混凝土梁板结构面力效应的增量方法静力分析模型基础上考虑了材料的平均应变速率效应,通过等效单自由度体系建立了能够分析动载作用下考虑面力效应的钢筋混凝土结构动力响应的增量理论分析方法,并编制了相关的计算程序。将理论计算结果与相关试验数据进行了比较,结果表明:本文方法计算出的结果与试验数据吻合较好,面力效应可以大幅提高钢筋混凝土结构的动抗力,计算和设计中不应被忽略。     

强震作用下地铁车站结构损伤破坏的三维非线性动力分析

为了研究地铁车站结构在强震作用下的动力响应及破坏机理,基于混凝土损伤塑性模型、岩土扩展的Drucker-Prager模型、土-结构相互作用以及人工边界等相关理论,利用ABAQUS软件建立了强震作用下地铁车站的动态响应与损伤破坏的二维、三维精细化非线性有限元分析模型,并对柱端设置隔震器的地铁车站结构进行了三维非线性动力分析.分析结果表明:所建立的有限元分析模型能较好地反映强震荷载作用下钢筋混凝土结构的动力特性以及土-地下结构之间相互作用,适用于地下结构抗震分析;三维有限元模型的分析结果比二维有限元模型的分析结果更为准确地反映强震作用下地下结构的破坏特性,并与现场观测的破坏形态具有较好的一致性;碟形弹簧和铅芯橡胶构成的三维隔震支座具有较大的竖向刚度和抵抗侧向变形能力,在地铁车站中柱端部设置隔震支座可以大幅减小中柱的变形及损伤破坏程度.     

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。     

爆炸作用下钢筋混凝土柱非线性动力响应及破坏模式影响因素分析

为研究RC柱在爆炸作用下动力响应及破坏模式,在文献［1］建立的爆炸作用下RC柱非线性响应的有限差分分析方法基础上,提出了RC柱在爆炸作用下弯曲、斜剪、直剪等破坏模式的判别准则,建立了RC柱在爆炸作用下破坏模式的分析方法,分析了爆炸作用（峰值、作用时间及其沿柱上分布形式）、截面抗力（受弯能力、受剪能力）、轴力、柱长等对RC柱破坏模式的影响特点及规律。研究表明：在爆炸作用下,RC柱会发生与RC梁一样的弯曲破坏、斜剪破坏、直剪破坏等3种典型破坏模式,但主要以斜剪破坏为主;爆炸作用时间越短,峰值越高,柱截面抗剪能力越弱,RC柱越易发生斜剪破坏,甚至直剪破坏;轴力越大,柱越长,RC柱越易发生弯曲破坏。     

对话高层Q&A

提问:ABB中国2010年取得良好成绩主要得益于哪些关键因素?2011年,ABB在华投资的重点领域是什么?ABB下一步在华发展的最大挑战是什么?方秦:ABB中国在2010年取得优异业绩的因素有以下几点:第一,     

砖墙抗爆性能的数值模拟研究

砖墙广泛应用于建筑物外墙和混凝土框架填充墙.为研究砖墙的抗爆性能,本文以典型的砖墙为例,采用LS-DYNA有限元分析方法,采用将砖和砂浆分开建模的方法,建立了精细化有限元分析模型,并合理确定了材料模型、破坏准则及计算参数,数值模拟了砖墙在爆炸荷载作用下的动态响应和损伤破坏过程.研究表明,本文所建立的砖墙分离式分析模型和...     

绿色超高性能纤维增强水泥基防护材料抗侵彻、抗爆炸试验研究

 利用工业废渣多元协同激发、有机外加剂与无机辅料复合和纤维增强技术,通过复合工业废渣大掺量取代水泥(20%～50%),使用减水率40%的新型聚缩类高效外加剂、掺入短切钢纤维,使用常规工艺,在自然养护条件下成功制备强度等级大于100 MPa的超高性能防护工程材料。基于经验公式,系统研究基体强度(C100,C150,C200)和钢纤维对混凝土靶体抗侵彻、抗爆炸性能的影响规律。试验结果表明：绿色超高性能混凝土具有优异的抗侵彻、抗爆炸性能。C200单位厚度能耗达到516 kJ/m,相对于C40提高近45%;材料侵彻系数为0.389 mm2•s/kg,仅为C40的75%;爆炸压缩系数为0.051 m/kg1/3,与活性粉末混凝土材料(RPC)相当;具有优异的抗二次爆炸、抗震塌性能。     

商用客机对核安全壳撞击破坏效应的数值模拟分析

为研究商用客机撞击下新型核反应堆安全壳安全防护性能,该文建立新舟600飞机和安全壳精细化有限元模型,采用LS-DYNA软件对撞击全过程进行数值模拟,分析安全壳结构位移响应和局部损伤破坏情况。分析表明:新舟600撞击力时程曲线中的峰值荷载是因引擎和机翼撞击安全壳所致,撞击力时程曲线与Phantom F4战斗机和Boeing 707客机撞击力时程曲线的形状大体相似,但撞击持续时间、峰值荷载大小有较大差别;在正常巡航速度撞击下核安全壳局部破坏较为严重,局部变形量超过规范许可值,密闭性能受到影响;采用在直接施加撞击荷载的计算方法不能反映安全壳真实的响应和损伤破坏。