钢纤维混凝土抗爆炸数值模拟

在野外爆炸试验的基础上，采用ANSYS／LS—DYNA软件，对钢纤维混凝土（SFRC）抗爆炸性能进行数值模拟。结果表明：迎爆面爆压峰值高达10GPa左右，距起爆点5cm、15cm爆压力分别衰减了约60％、80％，在等距离范围内，普通混凝土板的爆压力衰减幅度与SFRC板基本一致；同装药量时SFRC板爆坑大小与普通混凝土板差不多。但前者层裂区直径与深度均较大程度小于后者。数值模拟结果与实测结果比较接近．反映了SFRC板和普通混凝土板在爆炸作用下的受力与破坏特征。     

爆炸荷载下混凝土柱毁伤效应研究

对爆炸荷载作用下混凝土柱的毁伤过程进行了数值模拟,研究了混凝土柱在不同炸药量和不同距离爆炸荷载作用下的毁伤效应。     

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.     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件动力响应的数值模拟

考虑了高应变率下混凝土和钢筋的动态本构模型,根据已有试验资料对炸药、钢筋混凝土构件和两者之间的空气建立数值模型,使用显式动力有限元软件LS-DYNA模拟了空气中点源炸药爆炸产生的爆轰冲击作用于钢筋混凝土构件和爆炸荷载作用下构件动力响应的全过程。结果表明,钢筋混凝土构件受到爆轰冲击的作用区域主要集中在构件迎爆面,构件背爆面受到的绕射冲击作用相比可以忽略;构件内应力波的传播不规则,同一位置处剪切应力波峰值早于弯曲应力波出现,构件的易损部位和爆轰冲击的主要作用位置有关,构件中部较端部更易发生弯曲破坏,而端部较中部更易发生剪切破坏。数值模拟结果和试验数据具有较好的一致性。成果表明,本文的数值模拟方法可以更准确地模拟爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏机理和研究构件抗爆能力。     

爆炸荷载下缺陷岩体的动态响应

 根据试验结果建立在爆炸荷载下含缺陷岩体的接触爆破模型,所考虑的缺陷为孔洞、孔隙和微小的张开型节理等,并考虑2种情况,一是缺陷含有水,另一种是空缺陷。依据现有花岗岩的试验结果,通过拟合得到其冲击状态方程,并将其应用于炸药附近的花岗岩,而对于远离炸药的花岗岩,采用线性状态方程,并采用改进的主应力破坏准则来确定花岗岩的破坏状态。根据试验结果,将花岗岩的动态强度设计成随应变率变化的变量。模拟结果表明,在爆破荷载下,当缺陷内含有水时,岩体的动态强度降低;缺陷密度越大,其岩体的破坏范围越小;巷道附近的爆破会在巷道自由表面处产生层裂裂纹,结合巷道挖掘过程中产生的径向裂纹,巷道的围岩会被切割成很多块体而发生剥落,进而可能导致岩爆。     

混凝土箱梁温度荷载作用下剪力滞后效应分析

利用通用有限元软件ANSYS对温度荷载作用下混凝土箱梁剪力滞后效应进行数值分析,其结果表明,温度作用下箱梁翼板与肋板交接处存在着较为严重的剪力滞后现象,并获得了箱梁在温度荷载作用下剪力滞后效应的一般规律和初步结论,为箱梁的温度应力计算提供了参考。     

某储罐基础在爆炸荷载作用下的受力分析

通过对某储罐基础在爆炸荷载作用后的现场检测与有限元数值模拟,分析了储罐环形基础在爆炸荷载作用下的受力及变形情况,得出储罐在爆炸时引起的冲击力在环形基础外侧产生的较大拉应力是环形基础产生竖向裂纹的直接原因.     

层布式钢纤维混凝土梁荷载-挠度曲线数值模拟

采用有限元软件ABAQUS对层布式钢纤维混凝土梁三点受弯情况下荷载-挠度关系进行了数值模拟,计算结果与相关试验结果符合良好.数值试验结果表明,层布式钢纤维对混凝七梁的弹性阶段受力没有显著的影响,但可以明显提高混凝土梁的极限承载力.层布式钢纤维混凝土梁弯曲破坏模式明显区别干素混凝土梁,表现出明显的延性破坏特征.     

钢纤维混凝土反复极限荷载作用下残余抗压强度试验研究

采用不同的纤维率，不同的基体配合比，进行了抗压强度与残余抗压强度的试验研究。实验表明：钢纤维混凝土在承受极限抗压强度后，试件未有较大的破损，外观良好，仅有微裂，能够继续承受极限压力。通过对试验数据的分析，提出了残余支持力及残余抗压强度的新概念，归纳出残余抗压强度的计算公式。证明了钢纤维混凝土在开裂后仍具有相当大的承载力，能继续有效发挥作用。这种优良的力学性能将有效地将钢纤维混凝土应用于抗震抗爆结构工程中。     

钢纤维混凝土裂缝梁钢纤维阻裂作用数值模拟

通过建立钢筋钢纤维混凝土裂缝梁及其数值模拟模型，借助ANSYS分析了两种梁在荷载作用下的应力与挠度变化，指出钢纤维能有效阻止裂缝的开展，并能明显缓和裂缝尖端处应力，减小梁的挠度。     

钢纤维喷射混凝土支护抗常规爆炸震塌能力研究

采用一维震塌模型，运用拉应力累积损伤破坏准则，分析常规爆炸作用下坑道震塌剥落条件，针对钢纤维喷射混凝土支护，结合现行有关规范，推导出震塌剥落层速度的实用计算方法，并运用数值模拟手段对计算结果进行验证，通过钢纤维喷射混凝土支护坑道的震塌剥落层速度与其他支护类型及毛洞的震塌剥落层速度对比，量化说明钢纤维喷射混凝土支护抗爆炸震塌的能力。     

近距离爆炸作用下工字形截面钢柱荷载分布与动态响应数值模拟研究

作为钢结构中主要承重构件的钢柱，其在近距离爆炸作用下的荷载分布和动态响应，尤其是入射角对钢柱爆炸荷载和动态响应的影响规律等方面研究较为匮乏。为此，采用LS-DYNA有限元分析软件，研究近距离爆炸作用下工字形截面钢柱在不同入射角下的爆炸荷载分布和动态响应。结果表明：当冲击波加载于钢柱截面强轴时，翼缘板爆炸荷载受稀疏波效应影响显著，与无限大反射面的相比，其反射冲量下降10%～50%;近距离爆炸工况下稀疏波传播速度远大于现行抗爆设计规范中所假设的环境声速，表明环境声速假设在近距离爆炸工况下并不适用；在弱轴加载工况下，稀疏波效应并不明显，由于冲击波在截面内发生多次反射，延长了其正相持时，因而腹板上的峰值冲量反而高于无限大反射面条件下的峰值冲量；当入射角小于同时通过迎爆侧翼缘板边缘点与工字形截面形心的入射角时，冲击波的主要作用区域为两翼缘板与腹板所围内凹区域，其爆炸荷载和腹板局部变形在入射角为30°时达到最大值，两个半翼缘板呈向外张开态势，且张开幅度随入射角的增大而减小；而当入射角大于同时通过迎爆侧翼缘板边缘点与工字形截面形心的入射角时，冲击波则主要作用于迎爆侧翼缘板，其爆炸荷载和整体挠度在入射...     

钢纤维混凝土与素混凝土地基板荷载性能对比试验

钢纤维对混凝土的主要贡献之一是在对变表的能量吸收方面,这种性能通常称为韧性。本文在试验的基础上,讨论了不同数量的钢纤维对混凝土地基板抗弯曲韧性的影响,并与素混凝土地基板作了相应的分析比较。     

集中荷载下梯度分布钢纤维混凝土的受弯性能

根据有限元理论，建立了钢纤维梯度分布混凝士梁的有限元分析模型。根据计算结果，探讨了钢纤维梯度分布和均匀分布对混凝土梁抗弯强度和变形性能的改善效果。结果表明，采用钢纤维梯度分布的形式，比传统的钢纤维均匀分布形式的增强效果显著。     

爆炸荷载下岩石损伤的数值模拟研究

基于所建立的岩石动态损伤模型,对沟槽深孔微差爆破进行了数值模拟。计算结果较好地反映了爆炸荷载作用下岩石的损伤演化规律,客观地再现了爆破破岩的物理过程。     

爆炸荷载下锚杆动态响应试验研究

 通过物理模型试验,研究集中装药爆炸荷载作用下临近工作面端锚锚杆的动态响应。利用黏贴在锚杆上的应变片,测得动载期间不同锚杆断面处和距工作面不同距离锚杆上的应变波,并对数据进行分析研究。模型试验结果表明：爆破引起锚杆的振动时间约为5 ms,初始应变波可以是拉伸波,也可以是压缩波;爆破过后锚杆存在残余变形,最大残余应变发生在锚尾的自由段,最大动态拉应变发生在锚杆中部的锚固段。将锚杆的总应变分解为轴向应变和弯曲应变后,发现临近工作面的锚杆在爆炸动载作用下的主要变形为弯曲变形,轴向变形相对较小;动载过后锚杆处于弯曲状态,随锚杆至工作面距离的增加弯曲应变波的频率和幅值下降明显。采用小波包理论分析爆破引起锚杆振动的频率分布,进一步证明弯曲应变波的频率与锚杆至工作面距离的增加而衰减的规律。与以往现场测试结果的比较表明,物理模型试验测得的应变波总体上反映了工程锚杆的动态响应。     

爆炸荷载作用下钢框架节点的动力响应分析

利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对钢框架焊接节点在爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模拟,通过分析节点区位移时程曲线,得出节点在不同爆炸荷载作用下的动力响应特性,指出在爆炸荷载作用下,框架节点端部位移快速达到最大值,而后振动恢复至平衡位置,爆炸峰值压力越大,节点区梁柱最大位移和残余位移越大。     

爆炸荷载下预应力混凝土梁抗爆性能数值模拟

利用有限元软件LS-DYNA 对预应力混凝土梁在爆炸荷载作用下的力学性能进行数值研究。对4 组预应力混凝土梁在爆炸荷载作用下的抗爆性能进行数值模拟,研究预应力大小和混凝土强度对梁抗爆性能的影响。提取跨中最大位移、残余位移、裂缝形态、钢筋应力和支座附近混凝土剪应力,通过与相同爆炸荷载作用下无预应力混凝土梁的性能进行对比,得到预应力对钢筋混凝土梁抗爆性能的影响规律。     

爆炸冲击作用下覆土波纹拱结构动力响应

为了进一步研究波纹钢拱形结构在爆炸荷载作用下的动力响应,采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值方法,利用流固耦合算法,对覆土波纹钢板在土中爆炸冲击作用下的动力响应进行了数值模拟,分析了不同爆距下爆炸冲击对结构动力响应的影响。结果表明,随着爆炸距离增大,爆炸波在结构表面产生的动力响应明显减弱。     

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。