爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的动力响应与破坏模式

在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土构件和结构的动力响应较之地震荷载和静态荷载作用下要复杂得多。运用有限元显式动力分析软件LS-DYNA,建立了典型钢筋混凝土柱的三维有限元模型,该模型对钢筋混凝土采用分离式建模,并且考虑了材料的应变率效应和钢筋与混凝土间的粘结滑移。在该有限元模型的基础上,通过对爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱动态响应的数值模拟,研究了钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下可能的破坏模式及其规律。同时,运用参数化分析方法,研究了截面惯性矩、混凝土轴心抗压强度、纵筋配筋率和配箍率等参数对钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态响应的影响,在数值模拟结果的基础上,分析提出了钢筋混凝土柱抗爆设计时应当注意的问题。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土柱的破坏模式不仅和自身的特性有关,还取决于爆炸荷载的类型。提高柱截面惯性矩和混凝土轴心抗压强度,能够显著降低钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的柱中水平位移,从而提高其抗爆性能。增加配箍     

爆炸荷载作用下夹芯板的动力响应研究

为了得到夹芯板在爆炸荷载下的动力响应,采用试验、能量法和有限元分析方法对其进行研究.首先,介绍一种可用于夹芯板抗爆性能研究的试验系统装置及其试验结果;其次,将夹芯板的变形过程分为3个阶段,假定夹芯板通过芯材的压缩变形、面板的拉伸和弯曲消耗爆炸荷载作用到夹芯板上的能量,通过能量平衡方程得到夹芯板的变形量;最后,采用有限元...     

H型钢梁在爆炸荷载作用下的动力响应及破坏模式研究

本文使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立H型钢梁模型,并利用CONWEP方法对其施加爆炸荷栽。分析了当炸药位于钢梁正下方时,作用在H型钢梁上的爆炸荷栽压力分布和H型钢梁在爆炸荷栽作用下的动力响应及炸药位置等参数对其动力响应的影响。得到以下结论:作用在钢梁上的爆炸荷栽最大超压峰值出现在炸药投影点处,其他点处荷载超压峰值与最大超压峰值的比值与炸药距离H和距投影点的距离R有关;在爆炸荷栽作用下,H型钢梁易发生端部剪切破坏,其塑性变形主要出现在梁端部腹板处;随着炸药靠近梁端部,使得钢梁发生端部剪切破坏时的最大比距离增大。     

爆炸荷载作用下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏形态分析

本文利用LS-DYNA软件对同冲量不同超压峰值不同时间的三种荷载工况下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏模式进行了研究对比,并对梁的变形过程、关键位置点的位移、速度、支座剪力和跨中弯矩进行了详细的分析。结果表明,在爆炸冲击波下,开始阶段混凝土板对钢梁有很好的保护作用,但混凝土易于破碎,钢-混凝土组合梁容易丧失共同工作的能力,剪切破坏是钢-混凝土组合梁的一种重要破坏形式。     

爆炸荷载作用下双线隧道的动力响应分析

为研究单侧隧道内爆炸荷载作用下双线隧道的动力响应,文中先是进行了自由大气中爆炸过程的数值模拟来计算起爆阶段爆炸冲击波在空气中的传播,然后采用映射的方法将冲击波即将达到左侧隧道衬砌结构的计算结果映射至炸药-空气-双线隧道衬砌-围岩与土体的二维耦合体系模型中继续计算,其结论可为相关数值模拟研究提供参考依据。     

汽车撞击和爆炸共同作用下钢筋混凝土柱的动力响应与破坏模式

运用ANSYS/LS-DYNA软件分别建立了钢筋混凝土柱、汽车、炸药及空气等模型,对模型的有效性进行了模拟验证;采用全过程分阶段数值模拟方法研究了不同参数对钢筋混凝土柱动力响应的影响,并对柱的破坏模式进行了分析。结果表明:汽车速度、炸药量的增加都会不同程度地加大柱中水平位移;柱截面惯性矩及箍筋配筋率的增加均对柱的抗冲击能力有不同程度提高;混凝土轴心抗压强度和纵筋配筋率的提高虽然使柱中水平位移有所降低,但在一定范围内降低值并不是很大;柱的破坏模式主要包括局部破坏、整体弯剪破坏和整体剪切破坏。     

冲击作用下预加荷载钢筋混凝土板动力响应及破坏模式研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立预加荷载钢筋混凝土板的模型,对预加荷载钢筋混凝土板在冲击作用下的动力响应和破坏模式进行研究.模型考虑了应变率效应的影响,混凝土采用塑性损伤模型,钢筋采用Cowper-Symonds模型.为了验证有限元模拟的准确性,对已有试验进行有限元模拟,有限元结果与试验数据吻合良好,说明有限元模型的有效性.建立不同参数组合模型,分析冲击质量、冲击速度、预加荷载、配筋率参数对钢筋混凝土板动力响应和破坏模式的影响.结果表明:冲击质量和冲击速度是影响板动力响应的主要因素,冲击质量相同时,板中心挠度与冲击速度呈平方增长关系;在冲击过程中,板的损伤破坏主要集中在冲击块与板接触的区域.根据板的变形和应力损伤划分三种冲击响应模式,基于最大位移准则给出了三种响应模式对应板中心挠度与计算跨度比值范围.     

爆炸荷载作用下压型钢板组合楼板的破坏模式

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,采用流固耦合的计算方法,对压型钢板组合楼板在爆炸荷载作用下进行了不同工况的数值模拟,得出压型钢板组合楼板的不同破坏模式,数值结果分析表明:在不同的工况下,压型钢板组合楼板可能发生弯曲、剪切、弯剪联合三种破坏,破坏模式与比例距离有关,随着比例距离的增大,组合板的破坏减轻。     

二次爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁动力响应分析

将化爆荷载等切线简化为突加三角形动载,运用动力有限元程序计算三种典型跨长钢筋混凝土适筋梁在二次动载冲击下的破坏形态和动力响应,重点分析对比前后两次荷载作用下梁构件跨中正截面钢筋和混凝土应力应变的变化特征。结果表明,梁在二次突加动载作用下的破坏包含整体弯曲破坏和局部剪切破坏,钢筋和混凝土的二次残余应变增大幅度远高于残余应力的提高。构件越长,挠度峰值相对越大,但对钢筋和混凝土应力峰值影响不大。通过等效一次动载与二次动载的响应,给出了三种典型跨长钢筋混凝土梁二次动载的设计提高系数供设计参考。     

爆炸荷载作用下钢梁动力响应的相似分析方法

在通过化学爆炸模拟核爆炸加载的缩尺结构抗爆试验中，为使结构变形满足几何相似，需设计约束和封闭等特殊方案来提高化学爆炸荷载作用时间，显著增加了缩尺结构试验的成本和难度，且缩尺比例越小，误差越大。为解决该问题，提出一种爆炸荷载作用下钢梁动力响应的相似分析方法，并通过数值计算验证了该方法的准确性。结果表明：在弹性响应阶段，若要使钢梁跨中最大变形满足几何相似，则需要模型与原型材料相同且几何形状相似，化学爆炸加载模型与核爆炸加载原型结构的等效静载相同；在塑性响应阶段，钢梁跨中最大变形无法满足几何相似，仅在缩尺模型化学爆炸荷载持时长于一最小作用时间的情况下，可通过几何相似系数与延性比系数的乘积来表示模型和原型的变形相似关系，并给出了延性比系数的解析表达式。     

爆炸作用下夹层玻璃幕墙动力响应试验研究

为研究夹层玻璃在爆炸作用下的动力响应特征,对四边简支夹层玻璃面板进行了爆炸作用试验研究。试验按3个爆炸等级进行,研究了夹层玻璃面板在不同爆炸当量下的动力响应特征和破坏形态。试验表明：爆炸作用后冲击波的超压迅速升至峰值,并在数十毫秒内逐渐衰减,夹层玻璃的位移和应力随爆炸等级的增加而增大;在爆炸作用下,玻璃面板开始碎裂时裂纹在中心处呈环状,并由中心向四周均匀扩散,整个裂纹呈放射状展开,随着爆炸等级的增加,最终呈撕裂状破坏,钢化玻璃破碎为颗粒附着在PVB胶层上,没有发生飞溅。同时运用LS-DYNA有限元分析软件对试验模型进行了数值分析,分析所得玻璃面板的中心点最大位移与试验结果差别为38.7%,最大应力与试验结果的差别为20%,所得破坏模式与试验结果相吻合,表明数值模拟方法可靠。     

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析

传统数值方法模拟建筑结构在爆炸荷载作用下的结构响应和连续倒塌时,具有计算模型复杂、计算量大的特点,实际应用价值不大。基于将爆炸荷载作用下结构响应分析分两步进行的数值模拟方法,利用非线性显式动力分析软件AUTODYN的Remap技术模拟爆炸波在空气中的传播过程,利用压强测点记录结构构件表面的爆炸压强时程曲线;建立结构精细化有限元模型,并将上一步记录的爆炸压强时程曲线施加于结构构件,利用LS-DYNA显式求解器分析结构在爆炸荷载作用下的动态响应和倒塌过程。将该方法应用于某钢框架结构在爆炸荷载作用下的动态响应和连续倒塌分析。结果表明：钢框架结构具有较好的抗爆性能,在发生1000kg TNT当量及以下规模的室外爆炸时,主体结构能够保证安全;在发生1500kgTNT当量及以上大规模爆炸时,发生次梁塌落等局部破坏,亦可能发生结构连续倒塌。     

爆炸荷载作用下地下锚喷支护结构动力响应数值分析

为了研究常规钻地炸弹在岩石中爆炸时对地下支护结构的影响,应用LS-DYNA有限元程序分析了地下防护工程锚喷支护结构在爆炸荷载作用下的动力响应.模型中考虑了锚杆对岩石的锚固作用,其中混凝土采用H-J-C模型,并考虑了应变率效应.与国内外经验公式的计算结果比较表明,该分析模型与方法是合理的,能据此进行爆炸荷载作用下地下结构的动力可靠性分析.     

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。     

爆炸作用下钢柱动力响应快速评估方法

为了快速计算爆炸作用下钢柱的动力响应,针对不同爆炸荷载类型提出相应的计算方法：对于冲量爆炸荷载,将KARAGIOZOVA提出的上限法引入等效单自由度体系计算钢柱的局部和整体变形;对于准静态爆炸荷载,直接采用等效单自由度法计算钢柱的整体变形;对于动力爆炸荷载,采用建立的以局部和整体变形为评估指标的P-I曲线计算钢柱的变形响应。结果表明：提出的方法计算结果可靠,可应用于爆炸作用下钢柱动力响应的快速评估计算。     

爆炸作用下钢筋混凝土柱非线性动力响应及破坏模式分析方法

为建立爆炸作用下钢筋混凝土柱非线性动力响应及破坏模式的高效分析方法,从材料应力-应变关系出发,分别应用截面分层法、修正压场理论方法（MCFT）和Krauthammer模型建立了单调加载条件下抗力曲线（包括截面弯矩-曲率关系、平均剪应力-平均剪应变关系和直剪剪力-直剪滑移关系）,并以单调加载条件下抗力曲线为骨架,提出了加卸载条件下RC柱截面抗力曲线;在此基础上,根据Timoshenko梁理论和有限差分方法,建立了爆炸作用下RC柱非线性动力响应的显式分析方法。研究结果表明：本文方法能够定量分析爆炸作用下RC柱的动力响应和破坏模式,计算结果与相关试验数据有较好的一致性。     

循环载荷下钢结构焊接接头的疲劳失效分析

通过分析焊接接头疲劳失效的机理及影响其疲劳强度的因素,提出了改善焊接接头疲劳性能的一些措施,并对改善焊接接头疲劳性能的新技术作了展望,从而解决了钢结构的疲劳失效问题。     

冲击载荷作用下钢筋混凝土结构动力响应仿真及损伤机理

为了进一步考察钢筋混凝土在受到荷载冲击时的动态响应结果,以期为今后工程钢筋混凝土应用提供指导,借助于专业有限元分析软件,采用仿真模型进行研究,在改变冲击荷载能量(钢球速度和质量)以及钢筋混凝土性能参数(抗压强度和配筋率)条件下,考察钢筋混凝土柱的柱中水平位移。结果显示,钢筋混凝土受到不同载荷冲击时,柱中水平位移不同,并且配筋率和轴心抗压强度对会影响水平位移。结论:为了提高钢筋混凝土,可以适当提高混凝土抗压能力,但不宜超过50 MPa,配筋率为0.019时比较经济,并且要结合工程实际情况来优化。