动能弹丸冲击侵彻混凝土靶数值模拟分析

应用显式动力有限元程序,对Φ37mm弹丸冲击侵彻普通混凝土及钢纤维混凝土问题进行了数值模拟分析。为了描述混凝土材料的非线性变形及断裂特性,计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型,侵彻深度计算结果与试验数据相吻合,并得到了侵彻过程中的主要物理图像和曲线。在此基础上分析研究了钢纤维混凝土与普通混凝土抗弹丸冲击侵彻性能的异同之处。     

浅谈混凝土侵彻问题的研究现状

近年来,炮弹类的武器发展越来越快,破坏能力也越来越强,如何有效抵抗弹丸的攻击,已经成为结构防护工程领域中一个重要的课题。研究弹丸对混凝土的侵彻能力以及侵彻过程中混凝土的损伤机理,对于研究防护结构和材料以及对提高建筑物的防护能力都具有重大的意义。因此,本文对试验法、理论解析法以及数值模拟法三种研究混凝土侵彻问题的研究进展进行详细介绍。     

动能弹垂直侵彻混凝土的实验研究及其数值模拟

选用H—J—C模型和Johnson—Cook模型分别作为混凝土材料和弹丸的本构模型．以直径为30mm卵形弹丸冲击侵彻混凝土的过程为研究对象,利用有限元分析软件LS—DYNA进行动能弹侵彻半无限厚混凝土靶的数值模拟。通过与实验结果的对比分析证明,文章选用和建立的本构模型、计算模型及其参数可对动能弹侵彻混凝土介质的破坏效应进行较为准确的模拟,其计算误差不超过5％。     

拱形结构在射弹侵彻作用下的动力响应分析

为了研究钢纤维混凝土拱形结构和花岗岩拱形结构在射弹侵彻作用下不同的动力响应情况,利用非线性动力有限元分析软件,模拟了长杆射弹对这两种拱形结构正侵彻作用的详细过程,分析了射弹在侵彻过程中的加速度变化以及拱形结构的应力变化情况。分析的结果表明,射弹在相同的速度下侵彻这两种拱形结构时,钢纤维混凝土拱形结构比花岗岩拱形结构有更好的抗侵彻性能。     

锚固岩体抗侵彻分析模型

目前对岩体介质抗侵彻方面研究文献资料较多,但尚无弹丸侵彻锚固岩体的理论计算公式或经验公式,本文在球形空腔膨胀模型的基础上,利用球形空腔膨胀模型计算岩石介质对弹丸的侵彻阻力,计入了弹丸直接与锚固岩体中锚杆发生碰撞的侵彻阻力,并将弹丸侵彻过程中岩石介质和锚杆侵彻阻力进行叠加,建立了弹丸垂直侵彻锚固岩体的工程分析模型。与单一空腔膨胀模型和试验数据进行对比后,模型计算结果与模拟试验结果基本一致,表明了研究具有一定的理论意义和工程适用价值。从而为洞库等地下防护工程设计及其加固改造提供理论研究方法和技术支持。     

细长弹体侵彻混凝土的机理研究

通过侵彻模型试验，得到细长弹体侵彻混凝土的机理。整个侵彻过程可分为漏斗状弹坑形成阶段和坑下侵彻阶段，给出细长弹体侵彻混凝土的预计计算方法并验证其可靠性。     

动能弹侵彻作用下混凝土墙板性能分析

高动能侵彻带来的一系列的安全问题,随着经济文化政治以及军事等领域的发展,日益受到工程界,特别是土木工程师的重视.在弹丸的侵彻问题上,大量的研究已经初步明确了侵彻问题的影响因素,并且对土木工程做出了指导性的意见.但多数的研究倾向于高动能弹的侵彻深度,对于结构设计而言,尚不便指导实践工作.因此,对于结构工程师而言,有必要研究侵彻作用下混凝土墙板的响应,逐步将侵彻问题纳入结构设计的工况.为此,本文通过LS-DYNA显式有限元程序,对弹侵彻混凝土墙板进行有限元动力分析,进一步明确了侵彻问题的全过程中混凝土板的响应特征,以供工程实践参考.     

弹体侵彻混凝土靶的数值模拟

利用AUTODYN-3D有限元计算软件对钢纤维混凝土靶板以及新型抗侵彻组合层的侵彻过程进行了数值模拟,得到了靶板破坏形态、弹体侵彻过程的速度变化等重要的侵彻参数和规律。     

高速弹体侵彻覆土层混凝土介质的弹道稳定性仿真研究

基于ANSYS／LS—DYNA对高速弹体侵彻覆土层混凝土介质的弹道稳定性进行了仿真研究。模拟不同入射条件下高速弹体对覆土层混凝土介质的侵彻过程;根据不同的初速、入射角、攻角以及不同质心位置的高速弹体侵彻现象进行分析,得出各种因素对侵彻过程中弹体运动稳定性的影响规律;分析了界面效应对侵彻过程的作用效果。     

骨料混凝土抗侵彻性能的数值模拟

文中通过基于随机骨料模型的数值建模方法,研究了骨料体积掺量为0%～65%的混凝土靶的抗侵彻性能。通过与25mm直径子弹侵彻混凝土靶的试验结果进行对比,发现该方法可以较准确地模拟出骨料混凝土受弹体侵彻造成的侵彻深度。试验结果与数值模拟结果表明,骨料的加入可以有效地减小混凝土靶的侵彻深度,且减小的幅度近似与骨料的体积掺量呈线性关系。     

高温后静置混凝土力学性能试验研究

混凝土经高温、冷却并静置若干时间后,其主要力学性能指标将随着静置时间发生变化。本文综合考虑受火温度、冷却及养护方式和静置时间等因素的影响,通过大量试验,研究了高温后静置混凝土的抗压强度、弹性模量和应力-应变关系等力学性能随上述各因素的变化规律,给出了各力学指标的拟合回归公式,分析了高温后静置混凝土抗压强度达最低值的时间,提出了混凝土结构火灾后实施补强加固的合理时间。高温后静置混凝土的力学性能变化明显,为火灾后建筑结构的鉴定提供了理论依据。     

考虑徐变的大体积混凝土温度应力有限元分析

在对混凝土徐变机理分析的基础上，介绍了徐变的相关系数，对考虑徐变的大体积混凝土结构温度应力进行了分析研究，建立了大体积混凝土考虑徐变影响下的温度应力有限元格式。     

新上海国际大厦超厚筏板基础裂缝控制与施工监测

混凝土的硬化是一个复杂的化学变化过程 ,裂缝控制措施的有效性只能通过施工监测手段来观测 ,借助自主开发的施工监测系统 ,直接观测到了大体积混凝土内的温度和应力变化过程 ,从而有效地反映出各种控制措施的实际效果。     

大体积混凝土裂缝控制

大体积混凝土裂缝控制是一个复杂而古老的问题,自从混凝土大规模运用以来,裂缝就一直如影相随,人们一直从不同的角度研究控制裂缝产生的方法、原理。混凝土应力基本可以从温度和水化变形两方面进行分析和控制,如何放在一起进行综合控制还是一个新课题。从这一角度阐述综合应力控制的基本方法,并将这一方法在核电站基础混凝土施工过程中得以成功运用。     

横向冲击荷载下钢管混凝土柱承载性能研究

对横向冲击荷载下的两端固支钢管混凝土柱承载性能进行数值仿真分析,在此基础上分析了构件重点部位的应力、应变时程曲线以及塑性铰形成与变化过程,结果表明,横向冲击荷载下两端固支钢管混凝土具有良好的塑性变形能力和较好的抗冲击力学性能。     

混凝土大坝闸墩裂缝预应力锚固过程中的应力分析及其加固实践

由于气温的交替变化，处于寒区的混凝土大坝必然产生温度应力。当温度拉应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土大坝闸墩会产生局部裂缝，严重时导致大坝闸墩产生贯穿性裂缝。结合丰满混凝土大坝溢流坝段闸墩加固工程实践，采用非线性有限元数值方法分析了在不同预应力荷载工况下预应力锚固过程中大坝闸墩混凝土的应力变化。根据有限元数值计算结果。提出了优化预应力锚索布置和锚固力大小的方法，解决了大坝堰顶处混凝土在锚固过程中局部拉应力过大的技术难题。工程实际应用结果表明，根据有限元数值模拟结果指导预应力锚索的设计和施工是可行的、所采取的工程技术措施起到了预期的工程效果。     

基于SHPB试验的钢纤混凝土损伤研究

通过SHPB试验得到压杆中入射波与透射波应变随时间变化的时程曲线,求得在不同应变率条件下被测混凝土材料的应力与应变的关系,然后对混凝土的损伤因子采用Weibull函数,通过拟合得到了混凝土材料在冲击载荷下损伤因子的变化,确定了影响损伤因子变化的参数.对透射波的测量采用了半导体应变计技术,测量结果表明,半导体应变计技术可以较好的用在较弱的透射波测量.     

偏心加载钢筋混凝土结构破坏过程的数值模拟

用材料破坏过程分析系统MFPA2D(material failure process analysis)数值模拟方法对钢筋混凝土桥墩在偏心加载条件下的受力、变形与内部裂缝萌生、扩展及最终破坏的全过程进行了数值模拟.数值模型中引入了统计分布函数,反映了混凝土的非均匀性影响,并采用具有残余强度的弹脆性本构模型及破坏单元材料性质退化方法,利用偏心加载方式对钢筋混凝土构件实施加载.数值试验得出的荷载-位移曲线及破坏模式图与文献的试验结果较接近,数值试验还给出了试件破坏过程图及应力分布图,再现了整个破坏过程,而且通过对模型中受拉区2个多单元信息剖线的提取,对剖线中不同位置点应力随加载步的变化情况进行了研究和分析,揭示了结构破坏的机理.数值试验结果对于深入了解钢筋和混凝土的联合受力规律有参考价值.     

双层双曲线网壳结构冷却塔温度应力的研究

把双层双曲线网壳结构竖向应用于冷却塔的筒壁 ,在网壳的周围挂金属面板 ,筒壁放在底部环梁上 ,形成了上面为网壳结构 ,下面为钢筋混凝土结构的新型结构。考虑双层双曲线网壳结构冷却塔由于均匀温度场变化 ,导致筒壁内外的温差 ,产生温度应力。并且结合边界约束条件的影响来探讨该结构的温度应力。分析了冷却塔杆件在均匀温度场变化下 ,由于不能自由地热胀冷缩 ,而产生了温度应力 ,同时给出了分析方法。并且根据有限元理论 ,用VisualBasic编制了温度应力分析程序。针对具体的工程实例探讨温度应力在边界的法线方向 ,约束条件分别为固定、弹性、放松三种情况下杆件温度应力的变化规律 ,给出了一些对网壳结构冷却塔设计有参考价值的结论和建议     

温度对预应力混凝土矮断面箱梁影响研究

为了确保预应力混凝土箱形桥梁的运营刚度满足设计要求,采用有限差分数值计算方法,模拟施工过程,分析混凝土浇筑温度场的变化规律,并探讨了温度场对结构的影响,提出施工控制标准和控制技术,以便确定综合施工工法和温度应力应变的大小。