铝合金梁受低速撞击动态响应的试验研究EI北大核心CSCD

梁受横向撞击时,其撞击力、局部变形和整体变形等动态响应受到撞击体质量、撞击速度、撞击位置以及梁刚度特性等因素的影响,研究这些参数对动力响应以及对撞击局部效应和整体效应的影响规律,是合理提出抗撞击防护手段的基础。该文利用低速落锤冲击试验装置进行了铝合金梁横向撞击试验,着重研究不同撞击速度、撞击位置和试件刚度等因素对铝合金梁所受撞击力、整体与局部变形、应变与能量等的影响规律。实验结果表明:随着撞击速度的增加,试件吸收能量的速率增大,撞击力幅值不断增加,撞击荷载主峰值段的持续时间减小;试件的整体变形和局部变形都明显增大,但局部效应相对增加更为显著;随着试件刚度(厚度)的增加,试件受相同速度撞击的吸收能量速率增大,撞击力荷载峰值显著增加;试件整体变形减小,而局部变形增加,说明试件刚度越大,其撞击整体效应减弱,而局部效应增强;试件受撞击后整体变形与撞击力相比明显具有滞后性,表明整体效应滞后于局部效应。     

考虑接触变形的梁受到球碰撞时弹塑性冲击荷载

使用有限元数值方法模拟了考虑接触变形时弹性、弹塑性梁分别受到弹性和弹塑性球横向撞击全过程,得到具有不同刚度球、不同刚度梁、不同质量比和不同撞击速度时梁受到的弹性和弹塑性冲击荷载。从中得到如下结论:对于弹性球撞击弹性梁:随着球-梁的相对刚度值的增大,冲击荷载峰值非线性增加,球和梁的接触时间减小。随着球速的增大,冲击荷载峰值随速度近似呈线性关系增长;接触时间降低,但不呈线性关系;冲击荷载最大值不一定出现在第一次接触的时段内。速度相同时,质量比越大,球和梁接触的时间越短;冲击荷载峰值越小。对于弹性和弹塑性球撞击弹塑性梁:梁的材料非线性性质对冲击荷载影响很大,弹塑性冲击荷载峰值比弹性荷载峰值低一个量级。冲击荷载的峰值和初速度成正比,但不是线性关系。质量比越大,冲击荷载峰值越小,且球和梁接触时间越短。     

撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究EI北大核心CSCD

为了研究撞击荷载下钢筋混凝土柱的动力响应,该文基于有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土构件碰撞模拟分析的数值模型。对经典钢筋混凝土梁落锤试验进行数值模拟,分析表明该数值模型能够较好的模拟钢筋混凝土构件碰撞过程中的撞击力和变形发展。基于该模型该文研究了不同因素对刚体碰撞钢筋混凝土柱动力变形和撞击力的影响,包括撞击体速度、质量和形状,钢筋混凝土柱纵向配筋率、配箍率和混凝土轴心抗压强度以及材料应变率。分析表明钢筋混凝土柱在撞击作用下的破坏模式主要包括:局部损伤型、整体破坏型和局部破坏型。影响撞击力曲线变化的因素可分为三种:撞击体自身的因素,影响柱体刚度的因素和影响柱体材料强度的因素。各种因素对撞击力峰值、撞击力平台值和撞击持时分别具有不同的影响规律。这些规律将为建立建筑结构倒塌分析的简化撞击力模型提供参考。     

撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究

为了研究撞击荷载下钢筋混凝土柱的动力响应,该文基于有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土构件碰撞模拟分析的数值模型。对经典钢筋混凝土梁落锤试验进行数值模拟,分析表明该数值模型能够较好的模拟钢筋混凝土构件碰撞过程中的撞击力和变形发展。基于该模型该文研究了不同因素对刚体碰撞钢筋混凝土柱动力变形和撞击力的影响,包括撞击体速度、质量和形状,钢筋混凝土柱纵向配筋率、配箍率和混凝土轴心抗压强度以及材料应变率。分析表明钢筋混凝土柱在撞击作用下的破坏模式主要包括:局部损伤型、整体破坏型和局部破坏型。影响撞击力曲线变化的因素可分为三种:撞击体自身的因素,影响柱体刚度的因素和影响柱体材料强度的因素。各种因素对撞击力峰值、撞击力平台值和撞击持时分别具有不同的影响规律。这些规律将为建立建筑结构倒塌分析的简化撞击力模型提供参考。     

地震时桥梁碰撞分析的等效Kelvin撞击模型

建立地震时桥梁碰撞分析的Kelvin撞击模型的参数确定方法。基于Hertz接触理论,考虑波动效应,按照最大撞击力与最大撞击变形的比值,确定Kelvin撞击模型的碰撞刚度;数值分析了影响Kelvin撞击模型阻尼系数取值的邻梁碰撞恢复系数。结果表明:Kelvin撞击模型的碰撞刚度随Hertz接触刚度、撞击速度以及短梁与长梁的长度比的增大而增大;波动效应对碰撞刚度的影响明显,不能忽略;邻梁碰撞恢复系数随撞击速度增大而减小,随短梁与长梁的长度比减小而减小;确定Kelvin撞击模型的碰撞刚度和邻梁碰撞恢复系数对城市桥梁的合理取值范围应分别为3×105kN/m―6×105kN/m和0.7―0.95。     

钢筋混凝土梁撞击缓冲效应试验研究

采用落锤撞击试验装置,进行了8根钢筋混凝土梁的撞击试验。对比分析了设置缓冲装置前后试件撞击动力响应的变化。试验结果表明:设置有缓冲装置的试件动力响应有大幅度降低,受弯作用的梁撞击峰值力可降低70.98%,撞击点背面纵筋峰值应变可降低71.11%;受剪作用的梁撞击峰值力可降低76.24%,撞击点背面纵筋峰值应变可降低83.09%,箍筋峰值应变可降低84.65%,这对研究高效的抗撞综合体系具有试验参考价值。运用能量守恒原理和动量定理,建立了设置缓冲装置后作用于简支梁的撞击力计算公式。撞击力计算值与试验撞击力峰值吻合较好,这为撞击缓冲效应的理论计算提供了具有试验依据的简捷方法。     

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。     

落锤冲击作用下钢筋混凝土短梁响应及破坏试验研究

钢筋混凝土短梁是建构筑物的关键承力构件，为研究其在冲击荷载作用下的动力响应及破坏机制，结合应变式传感器、高速摄影、数字图像技术(DIC)等测量手段，开展了不同冲击体质量、冲击速度和冲击能量下的落锤冲击试验。结果表明：(1)冲击荷载作用下钢筋混凝土短梁破坏形式表现为拱形震坍裂缝和整体弯曲变形，与浅梁破坏形式有明显差异；(2)钢筋混凝土短梁跨中轴向应变由拉应变转为压应变，随着冲击能量增加(18 061 J≤E≤49 831 J),跨中轴向峰值拉应变、残余压应变均先增大后减小，钢筋混凝土短梁依次处于弹塑性挠曲变形、冲剪破坏模式阶段；(3)冲击荷载作用下钢筋混凝土短梁的裂缝萌生和扩展过程并不是单向的，裂缝多次多向扩展形成裂缝带，进而形成塑性铰，导致短梁整体破坏；(4)梁体变形程度主要取决于冲击速度而非冲击能量，具体表现相同冲击能量(30 000 J)下，随着冲击速度增加(5.53 m/s≤v≤7.13 m/s),梁体跨中峰值挠度和残余挠度相应增大(26.81 mm≤w_p≤29.85 mm; 17.12 mm≤w_r≤21.66 mm)。研究成果可为钢筋...     

船舶撞击作用下车桥系统动力响应及高速列车运行安全分析

将船舶撞击力时程作为系统的外部激励,建立了撞击荷载作用下的车桥系统动力分析模型。以一座 (32+48+32) m双线预应力混凝土连续梁桥和国产CRH2高速列车为例,模拟船舶撞击力作用于桥墩时列车过桥的全过程,分析了桥梁和车辆的动力响应。结果表明：船舶撞击作用大幅度增大了桥梁的横向位移和加速度响应,显著影响了桥上高速列车的运行安全。探讨了船舶撞击荷载作用下的桥上高速列车走行安全评价方法,综合分析了列车速度和荷载撞击强度对列车运行安全的影响,在此基础上给出了列车速度－撞击力强度安全阈值曲线。     

汽车撞击作用下车桥系统的动力响应及高速列车运行安全分析

建立了撞击荷载作用下的高速列车-桥梁系统动力分析模型,将汽车撞击力时程作为系统的撞击荷载,以一座5m×24m连续箱梁桥和ICE3高速列车为例,模拟汽车撞击力作用于桥墩和列车过桥的全过程,分析了车桥梁系统的动力响应,对桥上高速列车的运行安全指标进行了评价。结果表明:汽车撞击使桥梁的动力响应大幅度增加,并对高速列车运行安全有极大的影响。对撞击作用下的桥上高速列车走行安全控制方法进行了探讨,给出了列车速度-撞击力强度安全阈值曲线。     

低速冲击下RC梁的动态响应和破坏机理研究

考虑材料非线性和应变率相关性等因素的影响,运用LS_DYNA非线性有限元软件对RC梁横向低速冲击试验进行了数值模拟,从动态损伤扩展、冲击能量转化等方面研究了RC梁的冲击响应过程和破坏机理。结果表明:RC梁的冲击响应过程可分为局部响应、整体响应和回弹变形三个阶段;RC梁的损伤主要发生在局部响应阶段,梁体变形主要发生在整体响应阶段;局部响应阶段的冲击力完全由梁体惯性力平衡,整体响应阶段的变形模式和截面弯矩分布与刚塑性模型基本相同;受拉钢筋变形耗能是RC梁最主要的冲击耗能机制。     

吸能型防冲立柱液体冲击问题研究

针对冲击作用下加入吸能构件后液压立柱的液体冲击问题,对扩径式构件在不同加载下的变形行为和特性进行分析,建立基于LuGre模型的吸能构件能量吸收模型。基于液体冲击定解问题的一般方程进行吸能构件及立柱系统顶板来压液体冲击理论和仿真分析,得到吸能构件对立柱内液体冲击的影响规律。结果表明:最大静摩擦力和库伦摩擦力对应吸能构件峰值承载力以及稳定变形阶段反作用力,鬃毛刚度和微观阻尼系数影响吸能构件弹性变形过度到塑性变形时的力-位移特性;随着扩径式构件的变形过程,吸能构件对立柱液体冲击的影响作用分为近似弹性、柔性让位吸能和刚性三个阶段。     

Improvement of energy absorption of impacted column due to transverse impact

The effect of a transverse impact on the buckling behavior of a column under axial impact loading was experimentally investigated. A column under an axial impact was subjected to a transverse impact to instantaneously reduce the structural stiffness. It was found that the absorption of the axial impact energy increased due to the post-buckling deformation being enlarged by transverse impact, though the axial impact load decreased. The experiment showed that the time elapsed from the beginning of the axial impact to the transverse impact significantly influenced the energy absorption. A transverse impact applied simultaneously with an axial impact produced the highest energy absorption. To compare the efficiency of the present method, tests without a transverse impact on specimens that had dents were also conducted. It was confirmed that the present method could increase the energy absorption without loosing any structural stiffness or static strength.     

Energy absorption during compression and impact of dry elastic-plastic spherical granules

The discrete modelling and understanding of the particle dynamics in fluidized bed apparatuses, mixers, mills and others are based on the knowledge about the physical properties of particles and their mechanical behaviour during slow, fast and repeated stressing. In this paper model parameters (modulus of elasticity, stiffness, yield pressure, restitution coefficient and strength) of spherical granules (γ-Al₂O₃, zeolites 4A and 13X, sodium benzoate) with different mechanical behaviour have been measured by single particle compression and impact tests. Starting with the elastic compression behaviour of granules as described by Hertz theory, a new contact model was developed to describe the force-displacement behaviour of elastic-plastic granules. The aim of this work is to understand the energy absorption during compression (slow stressing velocity of 0.02 mm/s) and impact (the impact velocity of 0.5–4.5 m/s) of granules. For all examined granules the estimated energy absorption during the impact is found to be far lower than that during compression. Moreover, the measured restitution coefficient is independent of the impact velocity in the examined range and independent of the load intensity by compression (i.e. maximum compressive load). In the case of repeated loading with a constant load amplitude, the granules show cyclic hardening with increasing restitution coefficient up to a certain saturation in the plastic deformation. A model was proposed to describe the increase of the contact stiffness with the number of cycles. When the load amplitude is subsequently increased, further plastic deformation takes place and the restitution coefficient strongly decreases.     

现浇柱预制梁框架单调静力性能试验与内力计算方法研究

通过一榀1#x02236;4平面框架的单调静力荷载试验,对六层两跨现浇柱预制梁框架的破坏形态、破坏机制、位移延性等进行了较为系统的研究。研究表明:现浇柱预制梁框架实现了预期的混合破坏机制,试验过程中在梁端首先出现塑性铰,在二、三层梁端出现多个塑性铰后柱端出现塑性铰;试件受力全过程中节点核心区箍筋始终处于弹性阶段;框架整体位移延性为6.3;试验框架实现了预期的#x0201c;强柱弱梁#x0201d;、#x0201c;强节点#x0201d;等设计目标,这表明参照现行混凝土框架抗震设计方法进行现浇柱预制梁框架设计是可行的。基于MIDAS软件对考虑预制混凝土梁截面刚度折减以及考虑节点刚度折减的、预制混凝土框架内力计算方法进行了研究,并提出了有关建议。     

VRB变厚板典型结构件性能对比试验

目的研究VRB与等厚板成形件在吸能特性和抗弯性方面的差异。方法通过准静态压溃、动态压溃及三点弯曲试验,获得并对比分析VRB变厚板的帽型梁典型结构件性能。结果变厚帽型梁的特殊结构在进行压溃变形时能起到诱导槽的作用;VRB帽型梁相比同质量的等厚板帽型梁,降低了峰值力,且吸能效果更优;随着帽型梁厚度(质量)的增加,冲击速度的提高,峰值力升高,吸收的能量增大;变厚板帽型梁的过渡区位置、过渡区长度、厚度分布等结构参数对抗弯承载性能有较大的影响。结论变厚板与等质量的等厚板成形件相比,有更好的结构性能特性。     

Experimental investigations on the behaviour of short to long square aluminium tubes subjected to axial loading

The transition between progressive and global buckling of axially loaded aluminium extrusions in alloy AA6060 temper T6 was studied by quasi-static and dynamic tests. The primary variables in the tests were the local (b/h=17.78–40) and global (L/b=5–24) slenderness of the extruded members and the impact velocity. The critical global slenderness is defined as the slenderness where direct global buckling or a transition from progressive to global buckling occurs. In the quasi-static tests and for an impact velocity of 13 m/s, the critical global slenderness was found to be an increasing function of the local slenderness. In contrast, the critical global slenderness was a decreasing function of the local slenderness when the impact velocity was 20 m/s. The energy absorption was found to be very dependent on the collapse mode. Significantly more energy is absorbed in the progressive buckling mode than in the global bending mode. In the case of transition from progressive to global buckling, the energy absorption depends on the time of transition. The difference in energy absorption between the different modes decreases for increasing impact velocity due to inertia forces preventing the direct global buckling mode and the early transition from progressive to global buckling.     

Mg/Al波纹复合板抗冲击性能研究

目的 比对波纹轧制结构和平面复合结构的Mg/Al复合板抗冲击性能与吸能机制.方法 采用波纹辊轧制工艺制备Mg/Al复合板,使用半球形铝合金弹丸对传统平面复合板与波纹复合板进行不同速度下的冲击试验研究,并对比分析2种复合板的损伤机理,探明波纹结构对复合板抗冲击性能的影响.结果 Mg/Al平面复合板抗半球形弹丸冲击的吸能机制主要是通过靶板的塑性变形、剪切破坏、拉伸断裂、分层破坏和弹丸与靶板间摩擦等形式来吸收能量.波纹复合板对冲击能量的吸收主要依赖靶板的局部塑性变形、沿着波纹方向的开裂、结合界面的分层以及弹丸与靶板间的摩擦耗能.结论 当冲击速度低于弹道极限速度时,波纹复合板的抗冲击性能优于平面复合板,高于弹道极限速度时,2种复合板的抗冲击性能和耗能程度相当.