聚氨酯泡沫复合夹层板的动力有限元方法

聚氨酯泡沫复合夹层板是一种可广泛应用于防护工程中的新型结构形式,据此用有限元方法对爆炸荷载作用下的聚氨酯泡沫复合夹层板的动力响应进行了分析,验证了有限元方法分析聚氨酯泡沫复合夹层板的有效性。     

圆中空夹层钢管聚氨酯复合构件轴压性能有限元分析

借助非线性有限元软件,对不同套箍率、不同长径比的圆中空夹层钢管聚氨酯复合(PFDSST)构件进行了有限元数值模拟,在对数值模拟结果分析的基础上,归纳了套箍率和长径比对夹层复合管稳定性能、延性和轴压力学性能的影响,并较为深入地揭示了钢-聚氨酯复合管在轴向荷载作用下的工作过程,为钢-聚氨酯夹层复合管的设计奠定了一定的理论基础。     

实心T墩泥石流作用下动力响应分析

西南山区桥梁在泥石流作用下被损毁的案例逐年增多。本文主要对泥石流作用下的实心T墩的动力响应进行研究。利用有限元仿真软件LS-DYNA,在考虑上部结构恒载的作用下,分析实心T墩在泥石流不同流速的冲击作用下,其墩顶的位移、墩底的应力,以及桩基变形和应力的变化情况,可为实心T墩抵抗泥石流冲击设计提供参考。     

聚氨酯泡沫铝夹层混凝土板冲击试验

对聚氨酯泡沫铝夹层混凝土结构进行落锤冲击试验,通过对不同聚氨酯泡沫铝吸能层厚度、不同冲击高度和不同结构组合型式的研究,得出结论:聚氨酯泡沫铝吸能层越厚,复合结构吸收的能量越多,但是增益效果随着吸能层厚度的增大而降低;对能量吸收有一个适用的冲击高度范围,在范围内可以有效发挥聚氨酯泡沫铝变形吸能能力;双夹层结构的抗冲击效能要好于同厚度单夹层结构。     

爆炸荷载下粘钢接头结构响应特征研究

粘钢技术在结构加固领域有其特有的优点,将该项技术应用于人防工程的平战功能转换具有较好的应用前景,为探求粘钢接头结构在爆炸冲击波荷载下的响应机理,在核爆炸压力模拟器中进行了粘钢接头结构模型试验,验证了粘钢结构在设计爆炸荷载下的安全性,并分析和总结了爆炸荷载作用下粘钢接头结构的动力响应特征。     

喀什体育场钢结构设计

介绍了新疆喀什体育场罩棚的钢结构设计,分析了钢结构设计中温度作用对结构的影响,并对钢结构罩棚及支撑钢结构屋面的混凝土柱在大震作用下的地震响应进行论述。在罕遇地震作用下,上部钢结构仅在悬挑端部局部出现构件截面部分屈服。对于支撑钢屋盖混凝土柱大量出现My和Mz铰,局部破坏程度达到构件明显破坏。大震作用下,支撑钢屋盖的混凝土柱纵向配筋率需要加强以提高抗弯能力。     

冲击荷载作用下带支撑钢构格栅坝位移分析

就带支撑钢构格栅坝结构模型,利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟。分析在冲击荷载作用下结构的位移响应。结果表明:带支撑钢构格栅坝可以有效减小泥石流巨石冲击下结构的位移,在现有格栅坝基础上位移减小了50%之多。     

基于固有模态函数(IMF)的钢框架节点损伤信号分析

在地震等反复荷载作用下,钢结构节点易发生脆性断裂,且由此导致的结构破坏在钢结构事故中的频率很高。通过对一钢框架模型的动力响应信号进行希尔伯特-黄变换处理,结构选取不同程度单节点、双节点和三节点的损伤工况,利用MATLAB程序对钢结构节点损伤信号进行经验模态分解(EMD)并导出各阶固有模态函数分量,以瞬时频率拟合值作为损伤识别指标,分析对比结构不同位置损伤信号。     

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。     

砌体墙抗泥石流冲击性能试验研究

我国山地泥石流活动频繁,经常带来巨大的人员伤亡和财产损失。研究建筑物在泥石流作用下的抗冲击性能有助于建筑结构加固和防灾工程设计。对砌体墙抗泥石流冲击性能开展了试验研究,考察了墙体的破坏形态和特征,基于三维数字散斑影像相关方法测量了砌体墙面受冲击后的位移场,比较分析了砌体墙位移场与墙体受冲击下动力响应和破坏形式之间的关系,研究了砌体墙抗冲击性能及受冲击作用下的破坏机理。试验表明,在泥石流冲击作用下,砌体墙破坏主要表现为横纵裂缝交叉贯通和受撞击部位局部突起,纵向裂缝开展宽度大于横向裂缝,墙体最薄弱处为墙体中上部位,建议在该位置加固以抵抗泥石流冲击荷载。     

冲击荷载作用下钢结构表面涂层的接触损伤

针对内蒙古中西部地区钢结构涂层长期遭受风沙颗粒冲击损伤的问题,采用自动球压冲击仪研究了钢结构聚氨酯涂层与氟碳涂层在冲击荷载下的损伤行为,并应用体式显微镜和超景深三维显微镜研究了钢结构涂层的冲击损伤形貌.结果表明:随着冲击高度的增加,钢结构涂层的冲击荷载峰值增大,二次冲击荷载峰值增大,二次冲击的时间间隔延长;氟碳涂层冲击荷载峰值与二次冲击荷载峰值均小于聚氨酯涂层,氟碳涂层抗冲击能力优于聚氨酯涂层;氟碳涂层的压痕尺寸的增长速率小于聚氨酯涂层,所承受的极限荷载值却大于聚氨酯涂层;冲击荷载下氟碳涂层未出现材料的堆积隆起,无明显的环向裂纹,径向裂纹较聚氨酯涂层少,裂纹宽度较细;相同冲击高度(34cm)下,氟碳涂层冲击压痕深度较聚氨酯涂层下降76%,压痕宽度明显小于聚氨酯涂层.     

带支撑钢构格栅坝在冲击作用下的应力分析

就带支撑钢构格栅坝结构模型,利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟。用钢球模拟巨石冲击作用于格栅坝体,分析在冲击荷载作用下结构的应力分布。结果表明:带支撑钢格栅坝能有效减小结构各单元应力,可使支撑作为耗能构件消耗冲击作用能量。该结果为泥石流拦挡工程中带支撑钢构格栅坝的设计提供了参考。     

横向冲击作用下预加荷载钢框架的动力响应分析

钢框架在冲击荷载作用下的冲击响应及损伤破坏是一个复杂的非线性过程。采用Johnson-Cook强度模型考虑钢材在冲击荷载下的动态力学行为,采取Johnson-Cook断裂准则作为冲击荷载下钢材损伤开始准则,并考虑钢材损伤演化。利用ABAQUS建立横向冲击下钢框架的三维模型,通过能量转换关系和沙漏能控制确保数值模拟方案的精确性与合理性。通过改变冲击动能、冲击位置和轴压力等参数,得到这些参数对横向冲击作用下预加荷载钢框架的冲击响应模式的影响,揭示冲击响应随参数变化规律。结果表明:在横向冲击荷载作用下预加荷载钢框架有3种冲击响应模式;冲击动能、冲击位置和轴压力的增加,会加剧框架的冲击响应;冲击动能是影响横向冲击作用下钢框架冲击响应的主要因素,钢框架在横向冲击作用下发生整体倒塌时存在临界冲击动能;整个横向冲击过程,损伤发生的区域主要在冲击体与钢框架接触区域。     

局部区域火灾下门式钢刚架三维结构分析的模拟方法

采用有限元方法对局部区域火灾下门式钢刚架三维整体结构的响应进行了数值模拟分析,得到刚架在温度-结构耦合响应下的变形及其规律,以及区域内构件破坏对整体结构的影响,为局部火灾下大跨度钢结构分析提供有效方法,并对该类结构的实用防火设计提出了建议.     

混凝土/聚氨酯泡沫铝板复合夹层结构抗冲击性能研究

为研究聚氨酯泡沫铝板作为混凝土吸能层时对冲击破坏的保护效果,利用落锤冲击试验机对复合夹层结构进行冲击试验。试验结果表明,在相同冲击荷载作用下,当吸能层厚度成倍增加时,顶层混凝土板破坏程度无明显减弱,底层混凝土板受保护效果显著,其中最大峰值荷载相对持平,零点持续时间和回弹位移都随之增加。当吸能层总厚度不变,由单夹层结构变为双夹层结构时,顶层混凝土板破坏程度减弱,底层混凝土板变化不大,最大荷载力值减少43%,压缩深度减少一半,锤头剩余能量明显增多。     

钢-聚氨酯夹层板稳定分析

分别建立了钢-聚氨酯夹层板和普通钢板的有限元模型,在边界条件、加载情况均相同的条件下进行有限元稳定分析,夹层板采用板-实体-板结构模拟,结果表明在相同条件下,夹层板比普通钢板的屈曲强度均有较大程度的提高。同时进行了保持一定条件不变,分别改变夹芯层厚度、面层钢板厚度模拟分析,结果表明在一定范围内,夹芯层厚度与钢面板厚度增大,夹层板的屈曲临界荷载值也随之增大。夹芯层的抗弯刚度和横向剪切变形对板的影响不可忽略。     

冲击荷载下钢管混凝土桩林动力性能试验研究

为有效地抵抗泥石流大块石冲击,提出了一种钢管混凝土桩林拦挡坝。为了研究该结构在冲击荷载作用下的动力性能,对其进行了考虑多工况的冲击荷载作用的试验研究。通过分析结构的应变、位移和加速度,总结了结构的响应模式,并与数值模拟进行对比。结果表明,结构的典型响应模式可以概括为以下几种:构件轻微损伤、构件局部破坏、连接节点破坏;随着冲击能量和冲击高度的增加,结构的应变和位移均增大;结构的加速度随冲击高度的增加而增大,而随冲击物质量的增加而减小;整个冲击过程从冲击区响应至整体结构响应耗时很短,约为0.6ms;桩管受冲击时结构能发挥良好的整体耗能作用,而撑管受冲击时整体结构耗能作用不明显;试验结果与数值模拟吻合较好;钢管混凝土桩林具有良好的抗冲击性能。     

底层框架柱在黏性泥石流冲击作用下的性能分析

基于显式动力分析有限元程序LS-DYNA,建立了钢筋混凝土框架结构底层柱的三维模型,讨论了黏性泥石流冲击作用下底层框架柱的动态响应及损伤扩展过程。计算结果表明,在泥石流冲击作用下,底层框架柱的破坏过程分别由接触响应段、稳定响应段以及回弹响应段三个阶段组成,钢筋混凝土框架底层柱的破坏形式为弯剪型。     

土结相互作用对质量不规则钢框架抗地震倒塌性能的影响

对4种钢结构体系进行振动台实时动态子结构试验研究,包括规则钢框架(R-SMRF)、不规则钢框架(Ir-SMRF)、 土结规则钢框架(R-SMRF-SSI)和土结不规则钢框架(Ir-SMRF-SSI)。研究发现,附加的设备质量和地基土会对低层钢框架结构抗地震倒塌性能产生影响,结构的倒塌模式为侧移性倒塌。在小震作用下,设备鞭梢效应导致结构顶层的加速度响应增大;在中震作用下,结构中损伤发展,因此设备质量甚至会降低结构的加速度响应;相比之下,地基土增大的自振周期总是降低结构的加速度响应。随着震级增加,结构的位移响应增强,结构的损伤和残余变形增大,最终大震结构发生底层侧移性倒塌。地基土减小上部结构的位移响应,具有减震作用;而设备质量增大结构的位移反应,对结构抗地震倒塌不利。     

冲击荷载作用下钢框架动力响应及损伤倒塌研究

冲击荷载作用下,多层钢框架的动力响应是一个复杂的非线性过程。运用ABAQUS/CAE建立两层两跨钢框架三维有限元模型,对冲击荷载作用下钢框架的动力响应和损伤倒塌进行研究。采取多点积分算法,控制沙漏,确保结果可靠。以冲击块分别碰撞钢框架的边柱及中柱,研究了冲击速度、冲击质量、柱顶轴压力等参数对钢框架在冲击作用下的动力响应的影响,对框架在冲击后的损伤及倒塌进行了分析。结果表明:冲击速度、冲击质量、柱顶轴压力的增加都会加剧钢框架的动力响应;相同冲击动能下,冲击边柱产生的水平位移较大;冲击后,钢框架的变形主要表现为翼缘的扭转和腹板屈曲,以及冲击接触面"刺入式"凹陷变形;根据冲击过程中梁转角的大小将钢框架倒塌发展分为三个阶段:弹性阶段、塑性和悬链线阶段、悬锁机构阶段,钢框架最终由于梁转角过大和柱失效而倒塌。