基于能量原理的单层网壳结构抗冲击性能简化分析方法研究

首先,阐述了单层网壳结构在冲击荷载下的能量传递、转换和消耗的过程,并基于能量守恒推导了首次冲击中网壳吸收的能量以及结构动位移简化计算方法。然后,介绍了数值分析方法的算法基础以及求解冲击问题的通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA。最后,研究了网壳结构在不同冲击物质量比与速度作用下的动力响应,总结了动力响应与结构能量之间的关系,并与简化计算方法进行对比。结果表明:所推导的网壳能量吸收与结构动位移计算方法是合理的;冲击过程中网壳吸收的能量以及结构响应与冲击物和网壳之间的质量比密切相关;不同的动力响应模式可以利用结构吸收的能量进行区域划分;在不同的冲击能量作用下,冲击力是半正弦或者三角形脉冲;计算所得的杆件应力-应变曲线与材料的本构关系是相符的。     

金属蜂窝夹层结构弯曲性能分析

本文通过力学实验和有限元模拟方法研究了金属蜂窝夹层结构的静态力学性能。通过三点弯曲试验分析了不同结构参数下的破坏模式;通过有限元方法模拟了不同面板厚度、不同焊接角度的蜂窝夹层结构的弯曲性能。     

中空夹层钢管混凝土试件抗冲击试验研究及有限元分析

为研究中空夹层钢管混凝土试件的抗冲击性能,利用DHR-9401式落锤试验机对6根中空夹层钢管混凝土和2根双层空钢管试件进行抗冲击试验研究。通过冲击力传感器、高速摄影仪和动态应变仪记录不同冲击能量下中空夹层钢管混凝土的冲击力、跨中挠度和特定点的应变,并对比中空夹层钢管混凝土直管、锥管、双层空直管和双层空锥管试件的抗冲击性能。最后基于非线性有限元软件ABAQUS对试验进行模拟。研究结果表明:中空夹层钢管混凝土试件的抗冲击性能明显优于双层空钢管试件的抗冲击性能;中空夹层钢管混凝土直管试件的抗冲击性能优于锥管试件;随着冲击能量的增加,试件的变形随之增大;模拟结果与试验结果吻合较好。     

被动柔性防护网结构的累计抗冲击性能研究

针对被动柔性防护网在实际工程中承受累计冲击的现状,开展标称能级为1 500 kJ的防护网结构足尺落石试验,在无修复状态下进行连续累加冲击;基于LS-DYNA的显式算法,对试验进行全过程模拟;进而采用数值分析开展标称能级为750,3 000和5 000 kJ系统的累计冲击模拟。结合试验与数值仿真研究累计冲击作用下,结构的传力机制、变形特征、耗能分布。结果表明:中跨已成功拦截1 500 kJ落石冲击的被动柔性防护网,仍具有继续承受左跨750 kJ、右跨750 kJ和中跨1 500 kJ共4次连续冲击能力。系统的冲击力学行为具有明显的三阶段特征,随着累计冲击的开展,系统的主要耗能由第二阶段转换为第三阶段;减压环的耗能比例降低,网片的耗能比例提高;结合各工况的性能曲线,建立系统的能量储备系数与各阶段能量比例的相关计算公式,采用该公式可对系统的能量储备进行预估,研究结果为被动柔性防护网结构的设计提供理论基础。     

复合道面结构抗冲击性能试验与数值模拟

采用大型落锤冲击机对一种新型复合道面板进行了冲击荷载作用下的动态响应试验,该新型复合道面板自上而下依次为:土工格栅加固的沥青混凝土(AC)层、高强度混凝土(HSC)层及复合水泥基(ECC)层。通过落锤冲击试验获得道面层结构的损伤形式及变形特征,随后采用混凝土损伤材料模型模拟复合道面体系中混凝土类材料的动力特性。对材料模型的主要参数进行验证和确定,包括界面特性和各层材料的动力增长因数。根据新型复合道面体系的实验室落锤冲击试验结果,通过比较其破坏形式、损坏直径及位移值对数值模型进行了校核和验证。结果表明:提出的考虑界面性能和动力增长因数的三维数值模型能够较准确地模拟该复合道面体系在冲击荷载作用下的真实特性,且验证后的模型可进一步应用于研究不同因素（材料强度、断裂能及层间界面）对新型复合道面体系在不同冲击荷载作用下抗冲击性能的影响。     

带夹层结构轻钢大跨结构抗震性能数值分析

以某大跨汽车展厅结构为例,采用大型ABAQUS数值分析软件建立不同的夹层布置分析模型,对比了夹层结构不同布置位置以及主副结构连接方式不同时门式刚架的抗震性能,根据分析结果对带夹层轻钢大跨结构设计分析提出了相应建议,对带夹层轻钢结构设计具有一定的参考价值。     

聚氨酯-钢夹层复合材料结构抗泥石流冲击性能研究

为提高框架结构抗泥石流冲击的能力,在方钢柱中填充聚氨酯材料,形成聚氨酯-钢夹层结构。借助有限元分析软件ABAQUS进行数值模拟,分别对聚氨酯-钢夹层结构和纯钢结构在黏性泥石流冲击作用下的各项响应指标进行对比。结果表明,聚氨酯-钢夹层结构承受的冲击力峰值仅稍大于纯钢结构,但位移显著降低,在冲击作用下能保持较好的完整性,应力响应也明显减小,能够更有效地抵抗泥石流冲击作用。     

软弱夹层结构的极限状态分析

软弱夹层属于一种特殊的层状结构。在实际工程中其形态来源广泛且对工程的稳定性影响较大,目前关于软弱夹层结构极限状态下的破坏模式和极限荷载影响因素的研究还不够深入。通过有限差分数值方法,建立软弱夹层挤压模型,分析夹层厚宽比、层面粗糙程度、层顶堆载等因素对其极限荷载和破坏模式的影响,并且与现有实用计算方法的结果进行对比。分析结果表明:粗糙层面的软弱夹层极限荷载随厚宽比增大而逐步减小至恒定值,这一过程伴随着破坏模式由不均匀的侧向挤出向整体剪切过渡;光滑层面的软弱夹层极限荷载在一定范围内随厚宽比增大而逐步增大至恒定值,相应的破坏模式由均匀塑性挤出向整体剪切过渡;总体上软弱夹层结构的破坏模式在厚宽比为0.5~1.0间变化。夹层厚宽比越小,层面的粗糙程度对其极限荷载的影响就越大。现有的实用计算方法在较小厚宽比时,极限荷载的计算结果偏大,在实际工程应用时需注意适当的安全储备。     

剪力键式空腹夹层板动力响应的研究

利用能量法求出了剪力键点空腹夹层板这种新型空间结构的固有频率及相应的型．所推导的方法及其结果也可直接运用于交叉梁系平板网架结构和钢筋混凝土空腹网架结构的固有频率的计算。     

基于性能的结构抗震设计

基于性能的结构抗震设计理论是21世纪国际抗震设计发展的主流。文章阐述了基于性能的结构抗震设计理论的基本内容,并对其中几个关键环节进行了讨论,介绍了可以更快捷的验证和估计时程地震响应分析结果的方法——基于能量平衡的抗震.隔震.消能减震结构的响应预测法,最后进行了简单的综述。     

正交正放类网架结构动力响应的拟夹层板分析法

本文把正交正放类平板网架假设为由三层不同性质材料组成的各向正交异性夹层板，根据考虑剪切变形的具有三个广义位移的平板振动理论对其动力问题进行了研究。利用两个双重级数为试函数，推出了四边简支边界条件下网架结构动力特性的精确解。在不考虑阻尼力的情况下，求得了其竖向地震响应的解，并且计算公式中的系数可利用竖向地震区应请求得。     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗冲击性能试验研究

对采用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固的不同损伤程度的钢筋混凝土梁进行落锤冲击试验,以冲击高度、加固层数为试验参数分析CFRP加固损伤试件的裂缝发展、破坏形态及抗冲击性能,并研究试件在冲击荷载下的动力性能。结果表明：试件损伤程度越高,其斜向裂缝发展越密集,试件的破坏程度越严重;落锤冲击高度越高,裂缝发展越趋近于跨中局部化;当采用多层CFRP布加固损伤试件时,试件在落锤冲击作用下保持较好的完整性,仅外部混凝土粉碎掉落;随着CFRP布粘贴层数的增加,试件整体产生弯剪破坏,损伤试件加固修复后的抗冲击能力及刚度相较于完好试件得到显著提升,提升幅度为70%～72%,但增加CFRP布粘贴层数对试件的加固修复效果提升作用有限,且加固效果与抗冲击能力并非呈线性关系;基于有效应变计算的结果可知,采用CFRP布加固修复不仅仅具有加固补强的作用,同时能够在一定的程度上改善试件的整体抗冲击性能。     

钢纤维高强轻骨料混凝土弯曲韧性与抗冲击性能

为了研究钢纤维对高强轻骨料混凝土弯曲韧性和抗冲击性能的影响规律,对钢纤维掺量（体积分数）分别为0%,05%,10%,15%,20%的钢纤维高强轻骨料混凝土(SFHLWC)进行了抗弯性能和自由落锤抗冲击性能试验,实测了其荷载挠度曲线和初裂冲击次数、破坏冲击次数,并计算了韧性指数和冲击能量.结果表明：掺入钢纤维能显著提高高强轻骨料混凝土的弯曲韧性和抗冲击性能,钢纤维高强轻骨料混凝土的韧性指数与冲击能量呈对数关系.     

软弱夹层对地铁车站结构地震动力响应影响的三维数值分析

基于ABAQUS有限元分析软件,建立了土体-结构动力相互作用的三维数值模型,利用Python二次开发程序实现了黏弹性边界的自动施加。考虑不同地震加载波形及车站与软弱夹层的相对位置,对典型两层三跨地铁车站结构动力响应进行了研究。结果表明:车站结构动力响应受加载波形及频谱特性影响明显,结构在不同地震波作用下关键部位的内力及位移变化趋势一致;车站与软弱夹层的相对位置对结构受力及变形影响显著,当车站位于软弱夹层位中时结构动力反应最大;对于典型的框架式地下车站而言,中柱的内力反应最大,为最不利受力构件,设计时应重点考虑;在含有软弱夹层的场地中布设水泥桩能够有效降低结构的地震内力反应,减小软弱夹层的不利影响。     

钢筋混凝土空腹夹层板柱-剪力墙结构性能的试验研究

本文通过对一钢筋混凝土空腹夹层板柱-剪力墙结构 (三层 )1／ 3缩尺模型在水平荷载和竖向荷载作用下的试验研究,探讨了这种结构在加载过程中的受力性能、承载力极限状态下空腹夹层板的破坏特征及这种结构体系的安全储备。试验表明,钢筋混凝土空腹夹层板是一种刚度好、安全储备较高的新型楼 (屋 )盖结构体系。     

基于ANSYS/LS-DYNA的人防墙抗冲击性能研究

为了研究人防墙在冲击荷载作用下的动态响应,首先,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对已有试验进行模拟,试验数据与模拟结果吻合较好,验证了有限元模型的合理性。其次,利用流固耦合算法建立某防空地下室人防墙的足尺模型,分析不同冲击能量、边界条件、轴压比和抗弯承载力对人防墙抗冲击性能的影响。结果表明：冲击能量越大,人防墙的破坏形态越严重;边界约束条件增强,人防墙抗冲击性能提高;随着轴压比增大,人防墙刚度增大,墙中最大位移减小;增加墙厚最有利于提高人防墙的抗弯承载力,从而提高人防墙的抗冲击性能。最后,对有限元模拟结果进行拟合,提出了人防墙在不同边界条件下非弹性变形的最大位移经验公式,为相关人防工程提供设计依据。     

夹层壁圆柱壳在外部压力作用下性能的研究

这里介绍一种受外部压力作用的压力容器，这种容器可为海下采油提供一个大气压力的空间，该种容器的外壁是由内外两层钢皮内浇注混凝土而成的“Ｓａｎｄｗｉｃｈ”结构。本文对其受力性能用分层有限元法进行了计算，并将结构同英国曼彻斯特大学的实验数据进行了对比，吻合较好，初步验证了作者所编程序的可行性，并得出一些结论。     

垂直压力作用下蜂窝夹层结构承载力的研究

蜂窝夹层复合材料是一种重量轻、强度大的高性能复合材料,目前在各行业已得到了广泛的应用。文中应用数值模拟技术对蜂窝结构极限承载力理论进行了验证,并研究了夹层与盖板在不同连接形式下蜂窝结构承载力的变化,分析了产生变化的原因,提出了蜂窝结构设计时应考虑的一些因素。