水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形中的作用

水下爆炸产生的冲击波载荷和气泡载荷都会对水中结构产生毁伤作用。为研究水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形挠度中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus/Explicit对加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了一系列数值仿真。载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型,将部分计算工况与试验结果比较,两者吻合较好。通过分析计算结果可以看出在气泡载荷在加筋板塑性变形中的比重主要受爆距影响,爆距越小,所起的作用越大。所以,在水下近场爆炸计算中,气泡载荷引起的塑性变形不容忽视。     

水平弹性支承张弦拱结构的理论分析方法

利用卡式第二定理推导得到水平弹性支承条件下张弦拱结构的力法方程,通过符号求解得出张弦拱结构在均布荷载及预拉力作用下结构内力的计算表达式。这些表达式直观地反映了张弦拱结构受力特性与矢高、垂距、构件刚度、支承刚度等参数的相互关系,同时也表明结构各参数并非相互独立,而是以彼此之间的比例关系来影响结构的受力性能。利用该文的理论方法对某实际张弦拱结构进行受力分析,并将结果与有限元分析结果进行对比,验证了理论解的准确性。     

直墙拱顶地下结构在爆炸地震波作用下的动力响应

地下坑道在爆炸地震波的冲击作用下的动力响应是防护工程设计和评估的重要问题。本文对有弹性垫层的地下直墙拱顶结构在爆炸地震波作用下的动力响应进行了研究,采用共同变形理论和矩阵力法考虑衬砌与围岩的相互作用,建立了爆炸地震波作用下地下防护结构动力响应的快速计算方法。利用建立的计算方法分析了围岩等级、垫层参数和荷载作用形式等对典型直墙圆拱结构动力响应的影响,分析结果表明,围岩等级对结构的动力响应具有显著的影响,围岩质量越好,结构的位移和内力越小;垫层具有延迟响应和降低响应峰值的作用,荷载作用形式也具有一定的影响。     

爆炸荷载作用下礁沙地基钢塔架结构动力响应试验探究

爆炸荷载作用下礁砂地基钢塔架结构动力响应的研究,对我国的国防和岛礁工程建设具有重要的参考和现实意义.通过模型试验对不同礁砂地基类型、药量、爆心距等工况下钢塔架结构加速度动力响应信号进行测试,结合量纲分析与π定理,得到钢塔架结构模型的加速度动力响应计算公式,并利用试验所采集的数据对计算公式进行参数拟合,得出了在礁沙地基下...     

爆炸载荷作用下弹性结构动力可靠性研究

为了研究随机爆炸载荷对弹性结构安全性能的影响,基于有限体积法（FVM）发展了一种爆炸载荷作用下弹性结构动力可靠度的计算方法。基于FVM的控制方程推导出响应量对基本随机变量偏导的显式求解方程;将响应量在随机变量的均值点处进行泰勒展开,略去高阶项,并在展开式两端同时取均值和方差可求得响应量的均值和方差等数字特性;在此基础上利用一次二阶矩法求解结构的可靠性指标。为了证明该方法的可行性,考虑炸药的装药量、爆距及结构的屈服应力作为基本随机变量,计算了固支板在远场爆炸载荷作用下的可靠度,并分别与响应面法和蒙特卡洛法做了对比,结果表明该方法具有较高的效率和精度,能够为工程实践提供参考。     

箱形梁在水下近距非接触爆炸作用下的整体毁伤研究

为了研究舰船在水下近场爆炸作用下的整体毁伤模式,根据相似原则设计了两种箱形梁模型,将TNT炸药置于模型中部正下方爆炸,通过改变爆距和药量来研究试验模型在不同爆炸工况下的整体运动特性,并利用高速摄影仪观察模型的动态响应过程.试验研究发现:在梁模型一阶湿频率与气泡脉动频率相近的条件下,气泡脉动会激起结构明显的整体弯曲运动;当爆距与最大气泡半径之比为1～1.5时,梁结构会发生中垂破坏,形成一个或两个塑性绞;当爆距与最大气泡半径之比为2～4时,梁结构会发生鞭状运动响应;水下爆炸气泡对水面结构的整体毁伤作用大于初始冲击波。     

爆炸荷载下盾构管片的动力响应分析

在综合国内外有关隧道抗爆理论和方法的基础上,忽略管片的变形,将管片假设为刚体,提出了一种爆炸荷载作用下管片结构动力分析的简化计算方法,该方法能模拟管片与管片之间、管片与螺栓间以及地基与结构间的相互作用。随后利用该方法对南京地铁进行了抗爆动力响应分析,得到了隧道的位移和速度时程曲线,研究了管片参数变化对结构动力响应的影响。计算结果表明,简化计算方法能准确反映隧道管片结构在爆炸荷载作用下的动力响应,是一个简便实用的计算方法,所得结果可为管片结构抗爆设计提供具有一定的参考价值。     

直墙拱顶地下结构受爆炸地震波作用的动力响应

研究有弹性垫层的地下直墙拱顶结构在爆炸地震波作用下动力响应,采用共同变形理论及矩阵力法考虑衬砌与围岩的相互作用建立爆炸地震波作用的地下防护结构动力响应快速计算方法。分析围岩等级、垫层参数及荷载作用形式等对典型直墙圆拱结构动力响应影响。结果表明,围岩等级对结构动力响应具有显著影响,围岩质量越好结构位移、内力越小;垫层有延迟响应、降低响应峰值作用,荷载作用形式也有一定影响。     

地下拱形结构爆炸响应计算二维和三维模型比较

数值计算是研究地下拱形结构在爆炸荷载作用下动力响应问题的一种较好方法,数值计算过程中将三维(3D)模型简化为二维(2D)模型能提高数值计算效率,同时也会造成一定的计算误差。为了研究二维计算模型能否等效三维计算模型以及等效的前提条件和范围,采用数值计算分别对3D模型和2D模型爆炸冲击作用下地下拱形结构动力响应进行比较分析。计算结果表明:在两种计算模型中,自由场压力峰值的计算结果在装药周围差异较大,随着装药距离的增加趋于吻合;在2D模型中拱形结构的约束条件被增强,导致2D模型计算得到的应力、应变和质点振动速度偏小;当比例爆距大于一定值时2D模型和3D模型的计算结果吻合较好,计算表明该临界值为临界比例距离为2.76 m/kg1/3。     

爆炸荷载作用下坑道结构振动响应及影响因素分析

根据爆炸荷载条件下的模型坑道试验,运用LS-DYNA显式动力分析软件,对试验中典型坑道段在顶爆和侧爆作用下的动力响应进行了数值模拟计算,研究了模型坑道结构在爆炸荷载下的最大振动加速度分布特征,并与试验结果进行了对比验证。结果表明,计算结果和实测结果基本吻合,能够真实反映爆炸荷载下坑道结构的振动响应。最后对不同单个影响坑道振动的截面形状参数进行了一系列数值计算,分析了在相同爆炸荷载下单个特定参数对坑道振动影响规律。     

大跨度拱桥拱肋线形调整中的扣索索力优化

将最优化计算理论引入到大跨度拱桥拱肋的线形调整中,采用有限元计算同优化分析相结合的方法来对扣索索力调整量进行逆向求解,解决了线形调整中的索力精确计算问题;索力的优化计算是以拱肋各标高控制点的高程偏差平方和最小为优化目标,拱肋的内力及各个控制点的变位为状态变量,采用一阶分析法对设计变量--索力调整量进行迭代优化;基于ANSYS软件的优化分析功能,将该方法应用到一座钢管混凝土拱桥拱肋合拢前的线形调整中,取得了很好的应用效果.     

多圆盘转子系统的周期运动及其稳定性分析

采用短轴承理论方法 ,把油膜力作为转子系统的约束力加入到转子的动力学方程中 ,分析了多圆盘转子系统在非线性油膜力作用下的周期性运动及稳定性。对转子系统的周期运动 ,使用近似级数表达形式 ,对于非线性的油膜力 ,根据周期运动的特点 ,采用周期级数展开形式 ,求解了非线性动力学方程 ,得到了转子的周期运动轨道。在分析周期运动的稳定性时 ,采用谐波平衡方法 ,得到转子周期运动的稳定条件 ,为工程设计提供了一定的依据。最后对刚性非平衡对称支承单圆盘的周期运动及稳定性进行了数值模拟 ,证明了本文方法的有效性     

基础竖向多频参数激励下圆弧拱平面内动力失稳研究

地震波、冲击波、环境振动激励会通过地基基础传递到拱上,致使拱发生动力失稳失去承载能力。为深入研究拱在基础竖向激励下的动力稳定性,该文基于能量法,建立了基础竖向激励下圆弧拱平面内动力稳定能量方程,利用哈密顿原理得到了拱面内径向和切向振动的耦合控制方程,求解了圆弧拱平面内失稳前的动轴力与动弯矩解析解。引入拱轴线不可压缩假设,解决了圆弧拱平面内动力控制方程的解耦问题。利用伽辽金法建立了基础竖向多频激励下圆弧拱平面内二阶常微分动力稳定方程,运用多尺度法推导了基础竖向多频激励下圆弧拱平面内动力失稳的临界激励频率解析公式,得到了圆弧拱同时发生一阶反对称参数共振和二阶正对称共振失稳的动力不稳定域,并利用有限元数值分析验证了理论解析解的正确性。进一步分析了拱矢跨比、长细比和圆心角对动力不稳定域的影响。     

横向拱塔斜拉桥的拱轴线逐段设计算法研究

拱塔斜拉桥的拱轴线设计是一项复杂工作,该文提出了拱形主塔拱轴线的逐段设计算法。该算法将拱轴线离散为一系列连续直线段,根据设计指定的主拱内力状态和节段的平衡条件,自拱顶起逐点计算出拱轴线坐标。另外该算法仅要求已知斜拉索竖向索力分量,其余两个索力分量可在逐段计算拱轴线坐标的同时得到。该文以主梁弯曲应变能为目标函数对索力的竖向分量进行了研究。台江大桥主塔拱轴线算例研究表明,逐段拱轴线设计算法具有较高的精度和计算效率。     

广义多体系统动力学的速度变换矩阵综合法

文中提出了广义多体系统和速度变换矩阵的概念,提出了一种新的加速度变换关系,以带不定乘子的拉格朗日方程为基础推导得到了求解复杂系统动力学问题的一种新方法,即广义多体系统的速度变换矩阵综合法。利用该方法,可根据无耦合广义体的动力学参数和系统的速度变换矩阵直接获得广义多体系统的动力学方程,其中不含拉格朗日不定乘子和约束反力,且方程中逆矩阵求解的维数等于系统的自由度数,因而有利于提高计算效率。该方法主要面向计算机实现程式化的算法,系统的动力方程可以由计算机自动完成运算,从而避免了繁琐的解析推导工作。     

深部巷道U型约束混凝土拱架力学性能研究及破坏特征

为深入研究U 型约束混凝土拱架的力学性能及破坏特征,以直腿半圆形拱架为例,考虑荷载、侧压力系数、节点刚度比、截面刚度、高-径比等影响因素,建立任意节数的U 型约束混凝土拱架的力学模型,得到直腿半圆形拱架理论计算方法。综合分析了U 型约束混凝土拱架的力学性能及破坏特征,开展地下工程约束混凝土拱架1:1 室内力学试验,结合理论计算、数值试验和实体比例室内试验,证明了任意节数U 型约束混凝土拱架理论计算的正确性。研究表明:内力受荷载、侧压力系数和高-径比的影响较大;理论计算中内力最大的两个部位为直腿3/4 高度位置和拱顶位置;在均压情况下,直腿半圆形拱架的变形形态为“拱顶上升,拱腿内敛,整体变瘦高”。研究成果可为深部巷道U 型约束混凝土拱架力学性能及破坏特征研究提供理论和试验依据,为现场工程设计实践提供指导。     

爆炸荷载下泡沫混凝土减振层动力响应分析

为研究爆炸荷载下泡沫混凝土减振层厚度对岩体拱结构的减振性能影响,基于ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件,建立炸药-空气-结构流固耦合模型,在岩体与衬砌间设置0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 m不同厚度泡沫混凝土减振层。应用流固耦合算法对比分析了衬砌外层拱顶、拱肩和拱脚单元最大有效应力、峰值压力及峰值位移。拱顶上方单元压力与TMB5-855-1公式吻合良好,验证了模型有效性。数值模拟结果表明:设置减振层后拱顶、拱肩和拱脚最大有效应力变小,拱脚减少超过80%;随减振层厚度增加,拱顶、拱肩和拱脚峰值压力减小,峰值位移增加,当厚度超过0.6 m,减振抗爆效果不明显,峰值位移趋于稳定;拱顶作为响应强烈部位,应采取加固措施;综合考虑经济因素,建议设置0.6 m厚减振层。     

Modeling of delamination using a discretized cohesive zone and damage formulation

Delamination initiation and growth are analyzed by using a discrete cohesive crack model. The delamination is constrained to grow along a tied interface. The model is derived by postulating the existence of a maximum load surface which limits the adhesive forces in the process zone of the crack. The size of this maximum load surface is made dependent on the amount of dissipated crack opening work, such that the maximum load surface shrinks to zero as a predefined amount of work is consumed. A damage formulation is used to reduce the adhesive forces. Mode I, II and III loading or any combined loading is possible. An analytical solution is obtained for a single mode opening and the implications of this result on the governing equations is discussed. The delamination model is implemented in the finite element code LS-DYNA and simulation results are shown to be in agreement with experimental results.     

水平弹性支承圆弧钢拱的弹性屈曲分析

钢拱常支承于其他结构上.拱脚受到弹性约束并出现水平位移,弹性约束会显著影响拱的力学行为.该文得到了水平弹性支承拱在沿弦长均匀分布的面内竖向荷载作用下的内力及位移的解析解,构造了一个无量纲化柔度系数.利用这个参数,对线性解进行分析,提出了计算跨中轴力和拱脚支座位移的理论公式.根据跨中轴力大小,提出了在线性计算范围内划分拱...