爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的破坏机理研究

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立跨度为4 m的标准钢筋混凝土梁的有限元模型。分析了在单位爆炸荷载P=1.0 MPa作用下,钢筋混凝土梁从出现裂缝到发生破坏的全过程。     

脉动荷载作用下具有弹性地基梁的响应特性

运用分离变量法和振型叠加法求解梁的响应,利用数值手段计算得到不同动载荷频率和前行速度下,梁的挠度和速度响应谱图,为进一步揭示弹性地基梁振动特性和工程应用提供了有意义的参考。     

爆炸荷载作用下工字钢梁非线性有限元分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS对工字钢梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值计算,分析过程中考虑了应变速率对钢材性能的影响。通过调整爆炸荷载的施加方式和工字钢梁支座边界等参数,得到了爆炸荷载作用下,工字钢梁在不同条件下的跨中位移响应、破坏形态、跨中Mises应力变化与时间的关系和梁中塑性耗散能的变化,并对结果进行了分析比较。     

爆炸荷载作用下框架结构的安全优化设计

对爆炸荷载作用下考虑材料塑性的钢框架结构的优化设计进行了研究。按照GB50017-2003《钢结构设计规范》建立了数学模型,并给出钢框架结构的算例。结果表明,所提出的理论和计算方法是合理的。     

二次爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁动力响应分析

将化爆荷载等切线简化为突加三角形动载,运用动力有限元程序计算三种典型跨长钢筋混凝土适筋梁在二次动载冲击下的破坏形态和动力响应,重点分析对比前后两次荷载作用下梁构件跨中正截面钢筋和混凝土应力应变的变化特征。结果表明,梁在二次突加动载作用下的破坏包含整体弯曲破坏和局部剪切破坏,钢筋和混凝土的二次残余应变增大幅度远高于残余应力的提高。构件越长,挠度峰值相对越大,但对钢筋和混凝土应力峰值影响不大。通过等效一次动载与二次动载的响应,给出了三种典型跨长钢筋混凝土梁二次动载的设计提高系数供设计参考。     

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。     

爆炸荷载作用下碳纤维布加固梁的数值模拟

对爆炸荷载作用下的碳纤维布加固钢筋混凝土梁进行了动力有限元分析,通过分析钢筋混凝土和碳纤维材料的本构关系,利用大型有限元程序ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型并进行了数值模拟计算。研究了碳纤维布用量和荷载峰值对碳纤维布加固混凝土结构梁的动力性能的影响,结果表明,碳纤维布加固明显地降低了梁的挠度,碳纤维布越厚,降低程度也就越大,但钢板的厚度不是越厚越好;荷载峰值越大,结构的挠度也越大,而碳纤维布加固梁比普通结构能承受更大的荷载,可显著提高其整体刚度和强度,极大地增强了钢筋混凝土梁的整体抗爆性能和整体抗力。     

爆炸荷载作用下梁板结构反弹机理分析

基于等效单自由度体系和分布参数体系研究了爆炸荷载作用下梁板结构在弹性阶段的反弹机理,给出了5种常用荷载作用下的单自由度弹性反弹曲线,进一步建立了典型加劲肋钢板有限元模型,对其在塑性阶段的反弹机理进行了数值模拟。研究结果表明：荷载作用时间越短,反弹越严重,相反,荷载作用时间越长,反弹越小;当荷载作用时间无穷大时,反弹抗力约为正向抗力的50%;荷载形式的改变对反弹影响较大;阻尼对结构的反弹影响显著,设计时建议按30%折减;当结构进入塑性阶段后,反弹效应减弱,反弹规律与弹性阶段类似。     

爆炸荷载作用下钢梁动力响应的相似分析方法

在通过化学爆炸模拟核爆炸加载的缩尺结构抗爆试验中，为使结构变形满足几何相似，需设计约束和封闭等特殊方案来提高化学爆炸荷载作用时间，显著增加了缩尺结构试验的成本和难度，且缩尺比例越小，误差越大。为解决该问题，提出一种爆炸荷载作用下钢梁动力响应的相似分析方法，并通过数值计算验证了该方法的准确性。结果表明：在弹性响应阶段，若要使钢梁跨中最大变形满足几何相似，则需要模型与原型材料相同且几何形状相似，化学爆炸加载模型与核爆炸加载原型结构的等效静载相同；在塑性响应阶段，钢梁跨中最大变形无法满足几何相似，仅在缩尺模型化学爆炸荷载持时长于一最小作用时间的情况下，可通过几何相似系数与延性比系数的乘积来表示模型和原型的变形相似关系，并给出了延性比系数的解析表达式。     

爆炸作用下地下直墙拱结构动荷载分布规律试验研究

为研究集中装药爆炸条件下地下直墙拱结构被覆段的荷载分布规律,通过野外抗爆模型试验测试土中自由场应力以及拱结构表面各点荷载的应力时程曲线。采用数据拟合与归一化方法,得到拱结构横断面及纵断面的荷载峰值分布规律包络图,并将测试结果与理论方法、数值手段的研究结果进行对比验证。结果表明,地下拱结构承受的动荷载与理论方法、数值手段得到的基本规律一致,呈类三角形分布。根据荷载分布情况,结合荷载作用面积的等效原理,提出局部动载的简化计算公式,给出地下拱结构抗化爆的荷载计算步骤。     

水下爆炸离心机试验中爆炸荷载的缩比关系研究

水下爆炸原型试验受到场地环境等多种因素的制约,离心机缩比试验为研究结构在水下爆炸作用下的破坏提供了新的思路。离心机缩比模型试验通过放大一定倍数的加速度对模型进行缩比,同时模型在几何布局上缩小相应的比例达到与原型试验的几何相似。文章首先建立80kgTNT装药水下爆炸数值模型,并将计算结果与原型试验进行对比,确定合理的比例爆距观测点,验证模型可靠性,继而采用相同的材料参数与建模方式建立1gRDX装药(等效1.62gTNT装药)在不同离心加速度条件下的水下爆炸缩比试验数值模型,并将计算结果与离心机试验结果进行对比,讨论相似率在水下爆炸离心机缩比试验中的应用,研究不同的物理量在离心机试验中的缩比关系以及附加离心加速度对缩比试验中水下爆炸动态荷载的影响。     

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。     

Post-buckling response of elastic-plastic beam resting on an elastic foundation to eccentric axial load

The post-buckling response of an elastic-plastic beam resting on a Winkler-type elastic foundation to an eccentric axial load is investigated. A nonlinear beam element is formulated and employed in computing the post-buckling paths and limit points. The numerical results show that the post-buckling behaviour of the beam is unstable, and the post-buckling strength, measured in term of a ratio between the axial load and the critical load, increases with an increment in the foundation stiffness. The limit load, which the beam can withstand, is sensitive to the eccentricity and it gradually reduces when raising the eccentricity, regardless of the foundation stiffness. The elastic foundation support increases the axial load at the initial yield point, but it reduces the mid-span deflection at the point, and this effect is more pronounced for the foundation having higher stiffness, regardless of the eccentricity.     

梁式桥梁结构诊断性载荷试验分析研究

桥梁结构诊断性载荷试验可以实现对桥梁结构实际工作状态的了解.本文以实际工程为例,对在役桥梁进行诊断性载荷试验,确定了桥梁构件在给定荷载作用下的挠度和应变值,并依此对该桥进行加固.加固后的该桥的承载力性能和结构性能得到一定改善.     

水平荷载作用下半刚性连接组合梁钢框架设计

在总结国内外研究的基础上,结合我国有关刚接框架的设计方法及钢结构设计规范,给出了半刚性连接组合梁框架在水平荷载作用下的简化设计流程及方法,并通过设计算例说明本文推荐的简化设计方法简便易行,同时通过对不同类型框架的经济性比较,说明半刚性连接组合梁框架结构具有较好的经济性及应用前景。     

弹性半空间体在移动集中荷载作用下的稳态响应

作为研究交通荷载引起的环境振动问题的基础,研究了移动集中荷载作用下弹性半空间体的稳态响应问题。通过Fourier积分变换法求得了响应的积分形式解,并在此基础上进行了响应的数值计算分析,不仅得到了弹性半空间体内部质点的响应,还得到了其表面位移。通过具体算例,对荷载移动速度、观测点深度、观测点距离等参数的影响效果进行了细致的分析。     

粉尘爆炸中最大爆炸压力及最大压力上升速率研究

在研究粉尘爆炸机理的基础上,以维生素K3粉末和活性炭粉末为实验原料,研究粉尘爆炸时最大爆炸压力和最大压力上升速率的变化规律。在粉尘浓度较低的范围内,粉尘的最大爆炸压力和最大压力上升速率随着粉尘浓度的上升而急速上升,突破一定临界浓度后,在较宽的浓度范围内其最大爆炸压力和最大压力上升速率维持在较高值位。     

基于能量集聚原理的全泄爆间室型结构内爆炸荷载计算

全泄爆间室型结构（简称“全泄爆间室”）内发生爆炸时,冲击波峰压值和冲量值因其在结构内多次反射而增高,精确计算非常困难,为此,进行了大量的试验研究。根据试验波形和数据可知,室内受约束空气冲击波不断反射、冲击,成为能量不断集聚的合成波和密齿形集团冲击波,从而增大了间室内爆炸破坏力。基于能量集聚原理,引进能效系数η,以ηQ表示增大的爆炸药量,并用试验数据控制精度,提出了全泄爆间室结构内爆炸荷载计算方法。     

饱和淤泥爆炸后渗流规律探讨

针对淤泥中爆炸排水固结实验研究中出现的一些现象和实测资料,探讨了饱和淤泥爆炸后的渗流规律。在波动压力梯度下,土层中渗流是非线性规律,土层表面滞后排水,滞后出水临界时间为t。计算结果表明,爆炸后初始时刻淤泥表面沉降量很小,这与实验研究结果基本吻合     

绘制太原市供暖热负荷延续时间图的方法研究

通过分析与比较,提出了运用Excel软件编制出年供暖热负荷表中的计算法则,简化了年供暖热负荷的计算过程,通过加载运用Visual LISP语言编写的应用程序,在AutoCAD中快速、准确的绘制太原市供暖热负荷延续时间图,提高了工作效率。