基于荷载时程分析法的商用飞机撞击钢板混凝土结构安全壳的有限元分析

由于钢板混凝土墙背部钢板能够有效地约束混凝土在撞击方向上的运动以及限制混凝土碎片的飞溅,为了抵御商用飞机撞击,新型核电机组的核岛厂房外墙通常设计为钢板混凝土结构(SC)。本文基于荷载时程分析法,运用经典的显式非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,进行了波音707-320型号商用飞机撞击某钢板混凝土结构安全壳的响应分析。计算结果表明,即使在安全壳筒身最不利撞击部位冲击作用下,像波音707-320型号的商用飞机对该安全壳的影响是较小的,且增大钢板的厚度能够有效的减小冲击作用下结构的响应。     

具有隔震构造的安全壳飞机撞击耦合动力响应模拟分析

建筑物隔震构造主要用于削弱地基中地震荷载对上部结构的影响,而来自上部的飞机撞击对于安全壳隔震体系的影响如何是保证核电安全值得探讨的重要问题。为评价核电站安全壳隔震体系与飞机撞击的耦合动力效应,该文提供了一种细致的模拟耦合动力分析的手段,建立了安全壳细致的动力数值模型,针对不同刚度的隔震支座及无隔震条件,进行多种类型飞机撞击作用下安全壳的动力响应分析。结果显示,飞机撞击作用期间,不同刚度的隔震支座与无隔震条件相比,撞击位置中心节点位移与冲击力的大小具有相关性,因而存在差异,而对于安全壳混凝土结构损伤区域分布则差异不大;但在撞击荷载作用后,不同刚度的隔震支座则会对安全壳振动衰减过程有较大影响。研究表明在隔震体系设计阶段,不能片面的考虑隔震体系在削弱地震响应方面的需求,需要与飞机撞击振动衰减过程耦合分析,从而确定适宜的隔震支座水平刚度等参数。     

飞机撞击安全壳中航油爆炸耦联分析模型及影响研究EI北大核心CSCD

在飞机撞击安全壳事件中,撞击载荷和航油爆炸载荷是需要耦合考虑的两种载荷。当前主要关注于单一的飞机撞击载荷作用,缺乏撞击-爆炸载荷耦合作用的分析和影响比较。为研究耦合作用下安全壳结构的动力响应差异,并提出可行的数值模型,基于飞机和安全壳细致的动力数值模型进行了全过程的耦合分析。首先,以蒸气云爆炸的TNO多能法模型来定量表示航油爆炸载荷;并基于钢筋混凝土板抗爆、抗弹体撞击的数值模型试验,验证了RHT本构模型在不同载荷形式下的通用性;最后,采用精细化建模的A340-300大型商用飞机和某四代核反应堆安全壳模型,对比分析了单一载荷作用和撞击-爆炸耦合载荷作用下安全壳的位移时程和损伤分布规律。研究结果表明,在对安全壳进行飞机撞击评价时进行撞击-爆炸耦合载荷作用的分析是十分必要的。基于该研究模型,耦合载荷作用下的安全壳峰值位移响应比考虑单一载荷作用的位移增加了约27%。除此之外,安全壳的局部损伤破坏也有较大幅度的变化,与单一撞击载荷作用相比,耦合作用下损伤面积在机身撞击区域增加约142%,在引擎撞击区域增加约72.8%,且引擎撞击局部区域的损伤程度大幅增加。     

大型商用飞机撞击核电站屏蔽厂房荷载研究

采用有限元方法建立飞机与核电站屏蔽厂房非线性模型,利用发动机以不同速度撞击钢筋混凝土板试验验证撞击分析中飞机与核电站屏蔽厂房有限元模型非线性材料本构及参数,并分析飞机网格尺寸效应。对大型商用飞机以200m/s速度撞击核电站屏蔽厂房非线性撞击过程模拟计算及假设核电站分别为线弹性、刚性本构模型撞击过程计算。获得大型商用飞机撞击核电站屏蔽厂房的荷载时程曲线,分析飞机撞击力及核电站屏蔽厂房结构变形特点及核电站结构刚度对撞击力影响规律,并讨论在核电站初步设计中常用飞机撞击力计算方法-Riera方法的适用性。     

AP1000安全壳在大型商用飞机撞击下的动力响应分析

自“9·11”事件以来,核电站抵御大型商用飞机撞击一直是核安全领域的热点问题。采用ANSYS/LS-DYNA软件建立波音737 MAX 8和AP1000安全壳的精细化有限元模型,基于Riera法验证了飞机撞击有限元模型准确性,进行了5种不同初始撞击速度(100 m/s, 150 m/s, 200 m/s, 250 m/s和300 m/s)和5种不同撞击高度(30 m, 39 m, 47 m, 54 m和65 m)的飞机撞击安全壳全过程数值模拟,研究和分析了飞机的撞击力时程和动能时程、钢制安全壳的动力响应、等效应力分布和其局部破坏情况。结果表明：飞机撞击过程引擎对撞击力的贡献最大,约为机身撞击力的3～4倍;筒身等效钢梁处的撞击力峰值较非等效钢梁处大,最大达到了后者的171%(速度为300 m/s);安全壳筒身段与穹顶的交界处为安全壳结构的最危险位置,在此位置处安全壳环向和竖向贯穿尺寸均大于同初始撞击速度下其他位置的贯穿尺寸,最大环向、竖向贯穿尺寸分别达到29.68 m和17.86 m;当飞机的撞击速度大于150 m/s时,撞击区域钢板等效应力影响范围随初始撞击速度的增加而减少,撞击等效钢...     

具有隔震构造的核电站安全壳在强烈地震和大型商用飞机撞击下的振动响应分析

核电站安全壳的安全性和完整性在建造运营期间必须要得到保证,尤其是对于强烈地震和飞机撞击等超设计基准事故。基础隔震作为一种能有效降低上部结构地震响应并防止结构破坏的典型隔震措施,在未来的核电站设计建造中备受关注,因而在核电站隔震系统的建造设计时应考虑大型商用飞机撞击的影响。该文基于CPR1000核电站安全壳,在底板下侧布置了不同型号的高阻尼橡胶隔震支座,从结构的隔震率（DAR）、最大水平位移和加速度反应谱,对安全壳在强烈地震作用下的隔振性能进行了综合分析。并结合采用荷载时程法以A320商用飞机撞击荷载为例进行飞机撞击核电站安全壳的分析,着重从飞机撞击后的振动衰减过程的振动特性以及飞机撞击诱导振动的加速度反应谱的分析结果对具有隔震构造的安全壳振动规律进行了分析。     

AP1000安全壳在大型商用飞机撞击下的动力响应分析EI北大核心CSCD

自“9·11”事件以来,核电站抵御大型商用飞机撞击一直是核安全领域的热点问题。采用ANSYS/LS-DYNA软件建立波音737 MAX 8和AP1000安全壳的精细化有限元模型,基于Riera法验证了飞机撞击有限元模型准确性,进行了5种不同初始撞击速度(100 m/s,150 m/s,200 m/s,250 m/s和300 m/s)和5种不同撞击高度(30 m,39 m,47 m,54 m和65 m)的飞机撞击安全壳全过程数值模拟,研究和分析了飞机的撞击力时程和动能时程、钢制安全壳的动力响应、等效应力分布和其局部破坏情况。结果表明:飞机撞击过程引擎对撞击力的贡献最大,约为机身撞击力的3~4倍;筒身等效钢梁处的撞击力峰值较非等效钢梁处大,最大达到了后者的171%(速度为300 m/s);安全壳筒身段与穹顶的交界处为安全壳结构的最危险位置,在此位置处安全壳环向和竖向贯穿尺寸均大于同初始撞击速度下其他位置的贯穿尺寸,最大环向、竖向贯穿尺寸分别达到29.68 m和17.86 m;当飞机的撞击速度大于150 m/s时,撞击区域钢板等效应力影响范围随初始撞击速度的增加而减少,撞击等效钢梁处的钢板等效应力分布范围相对于撞击非等效钢梁处的更大。研究成果可为类似核岛安全壳的抗飞机冲击安全评估和设计提供参考。     

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。     

飞机撞击特大型LNG储罐全过程仿真分析

采用数值模拟方法对飞机撞击特大型LNG储罐的全过程进行仿真分析。分析中采用LS-DYNA有限元程序,考虑罐体、储液与保温层间的相互问题,建立了F-15战斗机的SPH模型,对飞机材料的选择和参数确定进行了详细分析,并以Riera法为依据,对F-15战斗机SPH模型撞击刚体所产生的荷载进行了对比验证,对比结果证明了SPH模型的可靠性和实用性。分析结果表明：撞击角度越大,外罐所承受的撞击能量越大,相应的内罐破坏越小,因此垂直撞击为最不利撞击角度;撞击高度对整体工况计算结果影响不大,储罐在经受215m/s撞击速度撞击下均出现了严重破坏;112m/s撞击速度时内罐尚有安全余量,160m/s撞击速度时内罐撞击中心区域内材料已达到极限应变,因此可认为目前设计方法设计的储罐所能承受的最大撞击速度为160m/s。     

飞机撞击下核岛厂房损伤破坏与振动响应的数值仿真分析EI北大核心CSCD

9·11事件后,商用飞机撞击成为核岛厂房必须考虑的超设计基准事故。为探讨合理可靠的数值仿真方法以准确评估核岛厂房在商用飞机撞击下的损伤破坏和振动响应,首先对1∶15缩尺飞机撞击核岛厂房模型试验进行数值模拟。通过对比试验中厂房结构的损伤破坏以及不同标高位置的加速度时程,验证了所采用的材料模型与参数,以及数值仿真方法的准确性。进一步建立了精细化的AP1000原型核岛厂房有限元模型,开展了A320飞机以100 m/s的速度撞击反应堆厂房环吊梁标高位置的数值模拟,评估了厂房的损伤破坏和环吊梁的振动响应。结果表明:在该研究的工况中,商用飞机撞击反应堆厂房将导致机身撞击区域发生贯穿破坏,但内部钢制安全壳可保持整体密封性;环吊梁振动低于限值,环吊不会发生跌落,反应堆安全性可以保证。     

物料冲击破碎过程的一种非线性力模型

针对冲击破碎过程，在初步准静压破碎实验的基础上，提出了物料层的分段线性接触力模型，并引入恢复系数来表示膨胀阶段和压缩阶段之间的参数关系。应用该模型进行了单球冲击破碎的计算机模拟，证明恢复系数能宏观反映冲击破碎过程的能量损失。与线性弹簧阻尼模型相比，不但在微观过程中接触力保持正压，物料破碎会产生不可恢复的变形，更符合实验观察的实际情况，而且计算精度更高。     

The Effect of Stretch Wrap Prestretch on Unitized Load Containment

There are three main factors affecting the stability of a palletized load that is unitized by a stretch wrapping mechanism – the type of unitized load, wrapping configuration and shipping method. The wrapping configuration is typically determined on the basis of the type of unitized load and shipping method. For this study, the aforementioned components were referred to as the package, the product and the distribution environment. This study was designed to observe and understand the interactions between each of the components of the stretch wrap system. Prior to stretch wrapping a pallet of product, the film is elongated or prestretched. The elastic nature of the stretch wrap forces the film to conform to the palletized load. It is hypothesized that the containment force that the stretch wrap applies to the palletized load contributes to improved load containment. Hence, the objective of this study was to determine the existence of a correlation between percentage prestretch to change in containment force and load containment. For the study, a range of prestretched unitized loads were subjected to International Safe Transit Association 3E distribution testing. Simultaneously, the containment force was monitored during the period of distribution testing. Subsequent to distribution testing, the load dispersion was quantified. The data obtained from this test suggested that there is no correlation between percentage prestretch and change in containment force or load containment. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

滑石冲击破碎三维数值模拟

应用三维ANSYS/LS-DYNA软件实现滑石在落锤冲击过程的数值模拟,再现单颗粒脆性材料在冲击破碎过程中应力变化及崩落现象,符合应力波理论,说明拉应力和内能变化是造成滑石冲击破碎的重要因素。并与二维MCA数值模拟结果进行对比,有较好的一致性。     

金属薄锥壳冲击响应行为及载荷特征研究进展综述

目的 系统总结薄锥壳冲击试验方法和数值模拟方法,并分析其响应行为和载荷特征,以发展基于薄锥壳塑性变形的冲击载荷等效加载技术。方法 全面调研国内外关于薄锥壳结构冲击响应的工作,总结其冲击试验加载技术和数值模拟方法,主要利用冲击块加速度变化以及载荷-位移曲线对薄锥壳力学响应及能量吸收特性进行表征,并结合弹塑性应力波进行理论分析。结论 金属薄锥壳冲击试验加载方法主要有落锤冲击、化爆脉冲加载和气压推动质量块进行撞击等,数值模拟中通常采用刚性板挤压金属壳单元的方法进行验证。除对薄锥壳轴向加载外,还有斜向加载、引入刻槽、泡沫材料填充和复合材料夹层等试验设计。该领域研究仍处于初期发展阶段,今后有必要结合试验测试与数值模拟分析,全面而深入地研究薄锥壳参数变化对其冲击响应行为和载荷特征的影响规律及其物理机制。     

双腔颚式破碎机动态破碎力分析

为提高双腔颚式破碎机破碎力计算的准确性,使用速度瞬心法,分析双腔颚式破碎机偏心轴旋转360°动颚的运动规律及破碎腔的变化规律,提出有效破碎腔折算系数,并对破碎力的变化规律进行分析.结果表明,破碎力随有效破碎腔的变化呈周期性变化,修正了最大破碎力计算公式,得出双腔颚式破碎机在偏心轴转至（水平向右逆时针转起）170°时左腔破碎力达到最大值,转至350°时右腔破碎力达到最大值.对完善双腔颚式破碎机的基础理论有重要意义.     

刚体碰撞约束柔性体局部撞击载荷特征分析

目的 掌握碰撞局部撞击载荷及其特征,为产品安全防护设计、碰撞响应分析与评估提供理论基础。方法 抽象刚体碰撞柔性体的共性特征,分别将被撞击柔性体的碰撞局部刚度特性和整体结构效应表征为弹簧力-位移关系,建立系统的二自由度刚-柔碰撞动力学模型,应用数值方法系统分析刚柔碰撞局部撞击载荷的特征及不同因素的影响。结果 获得了刚体初始碰撞速度、柔性体碰撞局部刚度特性与整体结构效应等主要因素对局部撞击载荷时程、冲量、峰值和脉宽等撞击载荷特征的影响规律。结论 深化了刚-柔碰撞局部撞击载荷的认知,为防护结构设计提供了理论基础。