核反应堆安全壳在冲击荷载作用下的动力响应研究

本文用时域边界元法研究核反应堆半球形安全壳结构在外部冲击荷载作用下的动力响应特性,并分析冲击波在其内部的传播过程。在计算中,从三个典型实例考察了安全壳结构的位移时间响应,得出安全壳在不同外部冲击荷载作用下的变形特性,为核反应堆安全壳的设计提供理论分析依据。     

冲击荷载作用下任意多边形薄板的塑性动力响应

刚塑性假定下,薄板塑性动力响应问题已有许多解答,但各自都是针对某一具体形状分别讨论的。本文首先讨论了均布冲击荷载作用下,正n边形薄板的动力响应问题。进而,讨论了更为一般的受集中力冲击的任意多边形薄板的动力响应问题。两类问题都是在周边简支的情况下讨论的,但对于其他情况的边界约束,本文的方法亦有一定的通用性.对于三边简支、一边自由的矩形板的求解,本文作了简要的说明。     

强冲击荷载下岩石破坏三维数值模拟

采用基于有限差分的拉格朗日、欧拉相结合的方法,对强荷载冲击下岩石材料破坏进行了数值模拟。在欧拉步中引入模糊方法处理界面,考虑了岩石材料、金属材料、空气的多物质场,给出了模拟结果和几个关键点的压力曲线。对强冲击荷载下岩石破坏研究具有重要的意义。     

圆板在冲击荷载作用下塑性动力响应的加权余量法解

本文在文献[5]的基础上,进一步联合运用拉普拉斯变换及加权余量法中的配点法、子域法,分析圆板在冲击荷载作用下和考虑大挠度的塑性动力响应问题。     

龙卷风动态冲击高层建筑风荷载数值模拟

龙卷风具有较强的破坏力,是抗风减灾工程重要的防范对象之一。近年来,随着地球环境的恶化,龙卷风袭击大型城市的灾害时有发生,针对高层建筑的研究开始受到重视。目前对龙卷风动态冲击高层结构的研究还较少。因此,该文建立了动态运动的龙卷风风场模型,模拟了龙卷风动态冲击高层建筑结构的非定常过程,初步分析了龙卷风冲击高层建筑结构的风荷载特征及规律。结果表明：1） 该文采用的龙卷风模型及计算方法能可靠地模拟龙卷风的基本特征和荷载规律。2） 龙卷风动态冲击高层建筑,其荷载效应与建筑尺度有关。建筑尺度较小时,冲击荷载呈双峰特征,冲击效应和时变效应相对较小。相反,冲击荷载呈多峰特征,时变性强,冲击效应明显。3） 龙卷风在冲击较大尺度建筑时,主涡会发生破裂,形成多个漩涡。多漩涡及建筑尾涡相互作用和耦合是导致更大冲击效应的重要力学机制。这种力学现象在国内外龙卷风研究中尚未发现类似报道。     

冲击荷载作用下轴向运动层合板非线性动力学响应

研究轴向运动层合板在冲击荷载作用下的非线性动力学响应。基于单层材料本构关系及大变形理论,考虑几何非线性得到冲击荷载作用下的轴向运动层合板非线性动力学控制方程;通过Galerkin法对控制方程进行离散得到模态方程组,用Runge-Kutta法对模态方程组求解,得到冲击荷载作用下轴向运动层合板的动态响应。讨论了轴向速度、冲击波峰值和相位持续时间对轴向运动层合板动力学响应的影响。     

冲击荷载作用下混凝土结构破坏过程的近场动力学模拟

混凝土在冲击、侵彻等动载荷作用下产生损伤和破坏的过程,其实质是力学模型从连续体到非连续体的转变过程。传统的连续介质理论基于连续性假设并运用偏微分方程求解问题,难以直接用于计算和模拟材料及结构发生破坏的整个过程。近场动力学(Peridynamics,PD)是一种新兴的基于非局部模型描述材料特性的数值计算方法。该方法假定位于连续体内的粒子通过有限的距离与其它粒子相互作用,通过积分计算在一定近场范围(horizon)内具有一定影响域的材料点之间的相互作用力,而不论位移场的连续与否,避免了传统的局部微分方程求解在面临不连续问题时的奇异性和现有多尺度算法的复杂性。该文概述了PD方法的理论基础,描述了其建模思路及计算体系,给出了用近场动力学方法模拟结构受冲击荷载的计算格式。算例结果表明:PD方法可以很好地刻画和模拟材料及结构的损伤累积与渐进破坏过程。最后讨论了PD方法在理论、计算和应用等方面有待进一步研究的问题。     

水下爆炸冲击下码头结构动力响应的数值模拟

为探究水下爆炸冲击对码头结构的结构损伤,开展爆炸荷载下高桩码头结构的数值模拟分析。基于ALE多物质流固耦合法,建立了码头结构的水下爆炸Lagrange-Euler全耦合模型,基于Cole经验公式,验证了模拟的可靠性,研究了起爆距离、起爆深度以及TNT当量对码头结构动力响应特性的影响规律。结果表明,在水下爆炸冲击荷载作用下,所有桩柱产生不同程度损伤,码头端部的第一根桩柱底部基岩区域以及与横梁相连的基岩区域塑形损伤破坏较为严重;当TNT炸药的起爆距离较小时,桩柱上的反射波要强于水底面的反射波,并会与之相抵消,作用在桩柱上的反射稀疏波会随之削弱;在其他条件相同的情况下,当起爆点到自由水面的距离与起爆点至基础底面距离之差的绝对值越大时,爆炸荷载作用于码头结构上的压力峰值会显著增大。     

钢管混凝土梁在侧向冲击荷载作用下动力响应的试验研究和数值模拟

为研究不同轴压比对钢管混凝土柱侧向冲击性能的影响,该文对已有的冲击试验进行了验证。在验证模型基础上建立了不同轴压比的钢管混凝土柱在侧向冲击作用下的动力有限元模型,计算得到连续变化轴压比下钢管混凝土的抗冲击性能参数。结果表明：轴压比对钢管混凝土的侧向抗冲击性能有显著影响。在轴压比小于0.7时,轴力对钢管混凝土构件侧向抗冲击能力有提高作用,当轴压比大于0.7时,轴力对钢管混凝土侧向抗冲击能力有削弱作用。