钢管混凝土构件在爆炸冲击荷载作用下的动力仿真分析

采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对圆钢管混凝土结构构件在爆炸冲击荷载作用下的动力响应特性进行了数值模拟.通过分析钢管混凝土构件在不同折合距离下的侧向位移和核心混凝土的失效破坏情况,得到在爆炸冲击荷载作用下随着折合距离的增大,钢管混凝土构件的整体变形逐渐减小,钢管和核心混凝土的破坏程度也逐渐减小,特别是当折合...     

冈管混凝土复合构件抗爆性能分析

采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同壁厚的圆钢管混凝土构件和单钢管构件在爆炸荷载作用下的动态响应进行了数值模拟.通过分析两种构件在相同爆炸荷载作用下的最大挠度,得出钢管壁厚1.8～2.5mm时,复合构件的抗载能力远大于单钢管构件,壁厚大于2.5 mm时,复合构件的优势明显减弱.最后根据多项式拟合的方法,得...     

中空夹层金属管混凝土构件侧向冲击试验研究

为提高海洋平台结构的抗冰能力,提出一种新型中空夹层金属管混凝土导管腿构件。通过理论分析、数值模拟和试验相结合,研究不同外钢管材料（Q345钢、奥氏体304级不锈钢和T6061铝合金）对中空夹层钢管混凝土构件的影响。通过单次冲击和连续冲击两种加载方式进行加载,并与钢质空心导管腿进行对比,试验结果发现：组合构件抗冲击性能优于空管构件,铝合金组合构件整体抗冲击能力较差,不锈钢单次冲击作用下极限承载能量高达18.83 kJ以上,小能量连续冲击作用下承载冲击次数最多,不锈钢组合构件抗冲击力学性能最好。结合有限元ABAQUS软件,对单次冲击构件建模并得出计算结果,与试验结果基本吻合。     

爆炸荷载作用下SRC柱中混凝土的断裂破坏原理

以计算机模拟为手段,研究分析了SRC(Steel-Reinforced-Concrete,简称SRC)柱在爆炸冲击荷载作用下钢骨周围混凝土的断裂破坏原理.发现由于所受爆炸冲击波荷载性质的不同,SRC柱中的混凝土可以分为3种破坏模式:冲击波直接破坏、冲击波冲量破坏和冲击波能量破坏.该研究成果不仅为进一步研究SRC柱在爆炸冲击荷载作用下的破坏模式提供了研究基础,并且为SRC柱的抗爆设计和抗爆加固提供了指导作用.     

双壁混凝土夹心组合管低周往复作用下的力学性能分析

双壁混凝土夹心组合管具有良好的防腐蚀性能和力学性能,可广泛用于悬浮跨越类管道、寒区冻融循环作用区域埋地管道及地震断裂带管道输运领域。利用分层法对管道试验试件进行截面设计,通过低周往复荷载作用试验及有限元数值模拟进行研究分析,结果表明,往复荷载作用下,双壁混凝土夹心组合管中,内外管及混凝土之间能够共同受力,协同工作。在薄壁外钢管达到疲劳寿命之前,试件工作机理类似于实心钢管混凝土截面构件,当外钢管达到疲劳寿命时,工作机理类似于钢骨混凝土截面构件。双壁空心管在低周往复荷载作用下的破坏准则可定义为0. 8倍的极限荷载值。外钢管的约束作用对试件的滞回性能具有非常重要的意义。分析结果可为新型组合管构件的研究应用提供理论依据。     

圆钢管再生镍铁渣混凝土柱冲击性能试验

为研究掺镍铁渣钢管再生混凝土柱抗冲击性能,以粗骨料替代率、轴压比、落锤质量及冲击能量为变化参数,设计并制作了11根圆钢管再生混凝土柱。通过落锤冲击试验,得到了试件的破坏形态、位移时程曲线及冲击力时程曲线,研究了轴压比、粗骨料取代率、冲击能量和落锤质量对钢管再生混凝土柱侧向冲击性能的影响。结果表明：钢管再生混凝土柱抗冲击性能良好,能量吸收率基本恒定在67%左右;与取代率为0%相比,再生粗骨料取代率为30%时,试件跨中挠度平均降低8.9%;再生粗骨料取代率为70%时,试件跨中挠度平均降低11.4%;随着冲击能量的增加,试件跨中残余位移显著增大;轴压比在0～0.4以内,轴向力对钢管再生混凝土抗冲击性能有提高作用;落锤质量由330 kg增加至430 kg,冲击持续时间增加16%;套箍系数增大,跨中挠度减小。     

点支式玻璃板在爆炸与冲击荷载下的动力特性

为了研究点支式玻璃板在动态荷载下的性能,基于玻璃板的动态响应理论,利用LS-DYNA有限元程序,对点支式玻璃板在冲击荷载及常规爆炸荷载下的抗爆性能进行分析,讨论了冲击荷载与常规爆炸荷载对点支式玻璃板动力响应的影响,以及玻璃板的动力放大系数及其与荷载峰值之间的关系,并与试验结果进行了对比分析。结果表明:近似于静力加载及冲击荷载下玻璃板的性能响应与试验结果吻合较好;加载时间对玻璃板的动态响应影响显著;不同的荷载作用方式,即冲击荷载和爆炸荷载对点支式玻璃板的位移响应不同;缓解点支式玻璃板支座处孔边应力集中能显著提高玻璃板的抗爆性能。     

蜂窝铝夹芯板动态冲击试验研究

采用落锤低速冲击试验测试蜂窝铝夹芯板的动态力学性能,研究了其破坏形态、破坏过程和典型荷载-位移曲线,分析了冲击速度和面板厚度两个因素对夹芯板极限冲击承载力和吸能量的影响,并和准静态试验下相应面板厚度的夹芯板进行力学性能对比。试验结果表明,蜂窝铝夹芯板的典型冲击荷载-位移曲线呈现出五个主要阶段,在不同冲击速度下夹芯板的极限冲击承载力和吸能量基本一致,而随着面板厚度的增加,夹芯板的极限冲击承载力和吸能量随之增加,三种不同面板厚度的夹芯板在落锤低速冲击作用下的极限冲击承载力和吸能量比在准静态作用下提高。     

常幅循环载荷下纤维薄板增强钢筋砼梁的损伤行为研究

以碳纤维薄板增强钢筋混凝土梁为研究对象,通过对常幅循环载荷作用下增强梁的弯曲试验研究,揭示其疲劳破坏机理,建立描述构件损伤、断裂过程的结构损伤累积模型.试验得到增强梁的疲劳寿命曲线以及跨中挠度、抗弯刚度的演化规律.提出的由构件抗弯刚度表达的非线性结构疲劳损伤演化方程,描述包括混凝土开裂、碳纤维薄板与混凝土界面剥离等破坏模式在内的损伤、破坏过程,并能够对构件疲劳寿命进行预测.     

新型矿用救生舱防护密闭门的抗冲击性分析

针对新型矿用救生舱防护密闭门在井下瓦斯爆炸时受到的冲击载荷,在分析现有舱门结构的基础上提出了一种新型救生舱防护密闭门结构,通过动力学分析软件ANSYS Autodyn模拟了井下瓦斯爆炸,得到了舱门在爆炸发生后所承受冲击载荷的分布规律,并利用有限元软件ANSYS Workbench对新型舱门整体结构和各零部件进行了静载计算与分析,得到了防护密闭门各个构件的应力在不同爆炸时间点的变化值及最大应力发生的位置,研究了新型舱门结构的抗冲击性能.分析结果表明,在爆炸过程中新型舱门各构件的最大应力均在选用材料的许用范围内,验证了新型救生舱防护密闭门结构设计满足矿用救生舱的使用要素,同时也为救生舱的进一步研发提供了一定的参考依据.     

桥梁行车激励辨识的实验模态方法

摘要提出了在运行状态下桥梁行车激励辨识的实验模态方法.在运行模态识别的基础上,建立结构动刚度模型,通过对运行状态下结构振动加速度时程的滤波分解,求得各阶模态的瞬时振幅,从而反演结构所受的各阶模态力时程.运用随机振动基础理论,计算桥梁各阶活跃振型所对应的等效静荷载大小,并统计由于结构振动引起的荷载放大系数.结合某120 m跨径钢管混凝土系杆拱桥的原型实验说明该方法的有效性.结果表明,所提方法能够克服荷载辨识过程中由于反分析奇异性所带来的不确定性问题,使用简便,适合应用于桥梁结构健康监测系统.     

鼓风带式冷却机用超大节距叉型板式链条的二次开发设计与应用

对大型钢铁企业烧结厂烧结工艺所用鼓风带式冷却机中SH160 - 1000叉型板式链条结构进行了二次开发设计,使链条结构更加科学合理,制造和维护成本更低,生产制造的链条在鼓风带式冷却机中得以成功应用,填补了国内链条制造的空白,提升了鼓风带式冷却机的性能.     

钢筋焊接网设计与应用的新进展

钢筋焊接网在国内还未形成规模,与国外发展相差甚远。通过对国内外在设计计算理论、试验研究和实际运用方面的研究,总结了当前最实用的计算方法和在不同混凝土构件中的应用所表现的特性,为大力推广应用钢筋焊接网提供计算理论依据,并为进一步规范施工操作奠定基础。     

Application of displacement-based design method to assess the level of structural damage due to blast loads

In this paper, a displacement-based design (DBD) methodology commonly used for seismic design and evaluation of structures is adopted to determine the performance of structures to blast loading. In this method, structural performance is linked to measurable quantities such as the displacement ductility. To verify the applicability of the method and the accuracy of the results, a simple structural shape, including a square steel plate, is subjected to out-of-plane blast loading with different explosive charge weights and stand-off distances. With the adaptation of the autodyn software, the above-mentioned examples in a similar condition are also subjected to blast loading. It is found that the results of the DBD method agree favorably with the results obtained from a numerical method. It is also shown that a good prediction of the damage level can be made for steel plates subjected to different charge weights and stand-off distances.     

Process analysis of two-layered tube hydroforming with analytical and experimental verification

Two-layered tubular joints are suitable for special applications. Designing and manufacturing of two layered components require enough knowledge about the tube material behavior during the hydroforming process. In this paper, hydroforming of two-layered tubes is investigated analytically, and the results are verified experimentally. The aim of this study is to derive an analytical model which can be used in the process design. Fundamental equations are written for both of the outer and inner tubes, and the total forming pressure is obtained from these equations. Hydroforming experiments are carried out on two different combinations of materials for inner and outer tubes; case 1: copper/aluminum and case 2: carbon steel/stainless steel. It is observed that experimental results are in good agreement with the theoretical model obtained for estimation of forming pressure able to avoid wrinkling.     

钢-BFRP复合筋混凝土柱试验与骨架曲线模型研究

为了研究钢-玄武岩纤维(basalt fiber reinforced polymer,简称BFRP)复合筋混凝土柱的抗震性能,以复合筋的纤维含量(等效配筋率)为主要参数,开展了4个钢筋与复合筋混凝土柱的抗震性能试验。试验结果表明,随着复合筋二次刚度比的提高,构件承载力也有明显提高,构件具有较为显著的屈服后刚度。在试验基础上提出了钢-BFRP复合筋混凝土柱骨架曲线理论模型,建立了骨架曲线特征点参数与结构特性之间的解析关系,该表达式能够综合考虑矩形构件截面尺寸、轴压比和复合筋本构关系及配筋情况等参数影响。该模型与试验结果吻合较好,对普通钢筋混凝土柱也具有较好的预测性,说明该理论模型具有一定的实用性和精确性,可实现利用杆系模型开展结构层次的建模,供混凝土框架结构非线性分析参考。     

大跨宽幅双提篮系杆拱桥动力特性和抗震性能

为研究大跨度宽幅双提篮系杆拱桥结构的动力特性,采用了三维数值模拟方法进行分析,并运用共同节点而选用不同截面和材料的方法分别建立钢管混凝土拱桥中钢管和混凝土单元来模拟两者力学性能上的差异。以石家庄市拟建的友谊大街钢管混凝土拱桥为例,研究了其动力特性和抗震性能。计算结果表明:该拱桥结构整体刚度较大,桥梁竖向刚度和纵向刚度大于其横向刚度;横撑增强了拱肋的扭转约束,提高了拱肋面外稳定性;立柱增强了桥面的竖向刚度。在地震荷载作用下,桥梁不同部分对地震的响应不同;在激励强度相同的条件下,横桥向激励对该桥的影响大于顺桥向激励;从整体上看,当最大地震动加速度峰值不大于0.10g时,桥梁结构是安全的。     

Analytical,numerical and experimental study on joining of aluminium tube to dissimilar steel rods by electro magnetic pulse force

Journal of Mechanical Science and Technology - In this paper two different steels, low carbon steel and 304 stainless steel are lap joined to tubular 6063 aluminium by using high velocity...