基于ABAQUS的冲击荷载下钢框架的动力响应分析

冲击作用下钢框架的动力响应是一个复杂的非线性过程。运用ABAQUS显式动力分析模块建立了钢框架的有限元模型,采用参数化分析方法研究冲击块的冲击速度、冲击位置及冲击质量对钢框架柱在撞击下动力响应的影响。结果表明,采用数值模拟方法对钢框架柱在撞击作用下的研究结果符合能量守恒定律,结果具有可靠性。柱子的位移响应随着撞击质量的增大而增大;柱子的位移响应随着撞击速度的增大而增大;柱子的位移响应随着撞击位置的上升而增大。     

钢-混凝土混合框架抗撞击设计研究

利用有限元分析软件LS-DYNA模拟汽车撞击钢管混凝土柱-钢梁混合框架的过程。研究不同撞击高度和角度、不同撞击能量以及不同强度等级钢材和混凝土对于钢-混凝土混合框架在撞击荷载作用下动力响应的影响。采用直接加载撞击荷载分析、评价钢-混凝土混合框架结构抗撞击性能,提出了加强混合框架结构抗撞击设计的措施。根据有限元分析结果,总结出在实际工程中提高钢-混凝土混合框架抗撞击性能的设计建议。     

型钢混凝土框架侧向撞击下的响应分析

采用数值模拟手段,从撞击力、撞击位移、塑性变形、能量状态角度,分析了撞击位置、撞击速度对型钢混凝土框架动力性能的影响。结果发现:撞击位置、撞击速度对撞击力影响明显;不同撞击位置下框架的塑性变形存在差异,且塑性变形随着撞击速度的增大而加剧;受撞位置是塑性耗能的主要位置,节点位置的塑性耗能水平与撞击速度的变化关系不大。     

框架结构在撞击荷载作用下的动力响应分析

以某工程局部9层框架为研究对象,利用有限元软件LS-DYNA模拟汽车撞击钢管混凝土柱-钢梁混合框架、钢筋混凝土框架以及钢框架三种框架结构的过程,获得了三种框架结构钢材应力云图、混凝土损伤云图、撞击力时程曲线及结构变形等动力响应。分析了三种框架结构在撞击荷载作用下的破坏模式,分析结果表明:受到撞击荷载作用后,钢管混凝土柱-钢梁混合框架的动力响应具有局部性,而钢筋混凝土框架整体遭到严重破坏,结构发生连续性倒塌;钢管混凝土柱-钢梁混合框架的抗撞击性能远优于钢筋混凝土框架。并根据研究结果,提出框架结构的变形限值条件以及撞击力代表值的计算公式,用以评价、比较框架结构的抗撞击性能,给出了在实际工程中提高框架结构抗撞击性能的设计建议。     

桩锤撞击过程中冲击应力及夯锤工作行程的分析与计算

利用波动力学理论,分析桩锤撞击过程中桩体中应力波的生产以及在不同地基情况下的应力波在桩体内的传播形式,分析计算桩锤直接撞击和桩锤撞击过程中产生的冲击应力,并给出液压打桩锤最大允许工作行程的计算公式。     

碳纤维增强复材环向围束加固柱受低速冲击剩余承载力研究

外贴纤维增强复合材料(CFRP)环向围束钢筋混凝土柱受低速撞击时,因各向异性材性而易发生冲击损伤。基于显式有限元分析获得的不同低速冲击工况下CFRP环向围束加固柱的损伤结果,通过显式-隐式连续求解,建立了具有低速冲击损伤特征的CFRP环向围束加固柱的非线性隐式有限元分析模型,对包括冲击初始动能、CFRP厚度和撞击物形状在内的多种因素对加固柱的剩余受压承载力的影响效果进行了系统性的量化分析。     

冲击作用下型钢混凝土柱动力响应分析

为研究型钢混凝土柱在冲击作用下的动力响应,基于有限元软件LS-DYNA建立了型钢混凝土柱的数值模型,对型钢混凝土柱的损伤演化过程进行研究,针对冲击位置的时程曲线分析其动力响应,并通过参数分析研究了柱身动力响应对不同参数的敏感性。研究结果表明,在冲击作用下型钢混凝土柱的破坏模式为局部剪切型;混凝土的塑性破坏主要发生在冲击位置斜向下45°至柱底;由于冲击体在撞击过程中发生回弹,型钢混凝土柱在整个撞击过程可分为受迫振动阶段和自由振动阶段。     

结构抗连续倒塌的动力冲击时程法研究

对落石的冲击速度进行估算,分析了落石冲击混凝土柱过程中冲击力大小和作用时间长短的影响因素,并提出了冲击力和作用时间的估算公式。采用LS-DYNA软件对某多层RC框架进行了落石冲击抗连续倒塌分析,分析采用动力冲击弹塑性时程法,混凝土和钢筋材料本构模型采用欧洲规范EC2,分析中考虑楼板的拉结作用。分析结果表明,可将被撞击破坏柱顶节点竖向变形是否小于限值以及是否达到稳定作为抗连续倒塌整体的判定准则,可将关键拉结构件变形是否小于限值以及内力是否达到稳定作为构件的判定准则。     

超高速弹撞击岩石的地冲击效应等效计算

本文主要研究岩石中超高速撞击与浅埋爆炸的等效转换计算方法。基于超高速动能弹丸撞击岩石的地冲击效应与岩石中浅埋装药爆炸效应的相似性,将表面弹坑作为引起地冲击的震源,根据超高速撞击弹坑与浅埋爆炸弹坑辐射出的地冲击能量相等条件,建立超高速撞击与装药爆炸的地冲击效应的等效关系。通过理论推导,得到超高速撞击效应的等效装药量与无量纲撞击速度的关系,并给出能量换算系数与无量纲撞击速度的简化表达式。依据超高速弹体撞击花岗岩的试验结果,证明等效装药爆炸与超高速撞击的地冲击应力波形十分吻合,验证等效方法的有效性。计算分析表明当弹丸撞击速度足够大(Ma≥1.5)时,可以进行爆炸等效转换,撞击速度不断增大时,等效装药量不断增大,能量换算系数不断增大。根据本文提出的地冲击效应等效计算方法,得到5,10,15马赫撞击速度下不同弹丸质量与最小防护层厚度间的关系曲线。     

不锈钢钢筋混凝土桥墩冲击损伤性能研究

采用超高落锤冲击试验系统,对3个不同配筋率的不锈钢钢钢筋混凝土桥墩模型试件,对多次水平冲击荷载作用下的损伤性能进行试验研究。结果表明:桥墩裂缝主要发生在撞击正面下部和撞击背面中部。随着冲击能量的增加,试件被撞击正面底部裂缝发展明显并形成主裂缝,同时试件背面根部混凝土部分被压碎。每次水平冲击后试件的超声波速均有不同程度的下降,随着冲击能量的提高,试件损伤因子随之增大且增大速率加快;随着配筋率的提高,试件损伤因子减小且减小速率减缓。     

管道撞击钢筋混凝土板试验研究与数值模拟

针对管道破裂对邻近建筑结构的影响,开展了管道撞击钢筋混凝土板试验研究,获得了端部封闭和未封闭管道垂直撞击钢筋混凝土靶的开坑深度及不同位置的应变时间历程曲线及加速度时间历程曲线,并利用有限元软件进行了仿真计算,分析了管道撞击速度和撞击角度对钢筋混凝土板冲击响应和破坏形态的影响。结果表明：端部未封闭管道垂直撞击造成的钢筋混凝土开坑面积和开坑深度最大,钢筋混凝土板出现钢筋被剪断的现象;端部未封闭管道撞击角度的变化会对撞击力和撞击位置上下两侧的开坑深度均有影响,且上侧的开坑深度对角度的变化更为敏感。研究结果可为建筑物内管道设计和维护提供参考。     

黏性泥石流作用下砌体结构破坏仿真分析

为了研究黏性泥石流携带石块撞击砌体结构的破坏机理,使用接触算法代替砂浆作用,利用LS-DYNA建立了三维实体砌体结构有限元模型,分析了砌体结构在黏性泥石流与石块撞击作用下的应力分布和传播,对比了不同速度泥石流冲击有无圈梁构造柱两种砌体结构的整体响应,得到了砌体结构受混合体冲击时的破坏形式和节点位移。研究表明:对于案例中的普通砌体结构,当携带石块的黏性泥石流冲击速度小于5m/s时,结构未发生破坏,整体处于弹性状态;当冲击速度高于8m/s时,砌体结构迎撞面发生严重的局部破坏,导致整体连续倒塌;而配置圈梁构造柱的砌体结构在冲击速度达到10m/s后才发生破坏,表明圈梁构造柱的合理配置能显著提高砌体结构的抗连续倒塌能力。     

汽车撞击下钢筋混凝土框架的动态响应与破坏模式研究

为了研究汽车撞击下钢筋混凝土整体框架结构的动态响应、损伤机理及破坏模式,运用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA建立6层钢筋混凝土框架结构模型,并对不同车速撞击下汽车与钢筋混凝土框架角柱和边中柱的破坏过程进行仿真模拟。结果表明:汽车撞击角柱和边中柱的损伤破坏过程相同;最大碰撞力与撞击速度呈线性关系;中国规范对汽车等效碰撞力的取值偏于不安全;在汽车的撞击作用下,被撞柱柱底发生弯剪破坏,柱顶发生剪切破坏,结构的动态反应具有局部性,只与被撞柱及周围相邻的构件有关。     

圆形截面钢筋混凝土悬臂柱抗冲击性能试验研究

为了研究冲击作用下的钢筋混凝土悬臂柱的抗冲击性能,采用大型水平撞击试验设备对4根圆形截面钢筋混凝土圆柱进行了试验研究,分析了不同冲击速度和柱配箍率对混凝土柱抗冲击性能的影响。采用高速摄像机记录了各个试件在冲击作用下的裂缝及变形的发展过程,得到了相关的冲击力时程曲线、柱变形分布图、试件裂缝及变形的发展过程和试件最终的破坏形态等试验结果。通过对以上试验结果的分析,发现增加混凝土柱的配箍率可以明显减少在高速冲击作用下的变形和减轻冲击后的损伤状态。     

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。     

近地端水平冲击作用下RC桥墩的动力响应试验研究

为了研究钢筋混凝土（RC）桥墩在近地端水平冲击作用下的动力响应,采用水平撞击试验设备,对3根圆形截面RC桥墩进行了试验研究。本试验以撞击速度为研究变量,得到了桥墩的撞击力时程曲线、位移时程曲线、变形曲线和最终损伤状态。试验结果表明：桥墩在1.70 m/s、2.68 m/s和3.32 m/s三种撞击速度下呈现出轻微损伤、中等损伤和严重损伤三种破坏形态,桥墩的破坏模式为撞击部位与墩底之间的局部剪切破坏,撞击速度对桥墩冲击动力响应和破坏机制有显著影响。本试验可以为车辆撞击桥墩问题的有限元数值模拟提供数据支撑。     

汽车撞击作用对建筑物安全性影响的初步分析

汽车撞击建筑物引发的安全问题时有发生,国家相关技术规范缺少此方面的技术文件,为此,根据相关技术文献,探讨了汽车撞击建(构)筑物时产生的瞬时冲击作用,其类比实例验证了分析数据的有效性,其计算数据可供相关工程技术人员参考。     

大型商用飞机撞击核安全壳破坏效应的数值模拟

采用飞射物-目标相互作用分析方法模拟分析大型商用飞机撞击核安全壳破坏效应,通过现场三维激光扫描技术与《飞机结构维修手册》的信息采用,正、逆向建模相结合的手法,创建了飞机精确模型,得到详细的飞机质量和刚度数据。并对空客A340-300型号商用飞机机型撞击安全壳时可能出现的多个变量分别进行了非线性动力学的数值模拟。分析飞机不同撞击速度、不同撞击高度、不同撞击角度及混凝土不同弹性模量等11个参数下,安全壳在不同工况时的破坏情况。     

建筑幕墙耐撞击性能试验及其重要性

建筑幕墙耐撞击性能表示建筑幕墙抵抗外来冲击的能力,是建筑幕墙的重要性能指标之一。本文对建筑幕墙耐撞击性能试验的原理方法以及重要性进行了一些探讨和浅析。     

高铁列车脱轨撞击下客站雨棚结构倒塌破坏影响因素

为了研究列车脱轨冲击作用下影响高铁客站站台区域雨棚结构倒塌破坏的主要因素,提高客站雨棚结构的抗连续倒塌能力,以CRH2型动车模型为冲击体,基于CRH2型高速动车正线脱轨假设,在冲击速度为54.53 m/s的条件下对常见高铁客站站台结构柱进行了冲击仿真分析。从冲击物能量耗散的角度分析了冲击作用下钢管混凝土柱的破坏过程,讨论了影响钢管混凝土柱抗撞击能力的主要因素,分析了高铁客站站台区域多根钢管混凝土柱发生连续破坏的情况。研究表明,钢管混凝土柱抵抗撞击破坏的能力主要受到柱体刚度的影响,钢材强度、混凝土强度和含钢率的影响依次减弱。基于钢管混凝土柱的破坏特点和列车能量滑移衰减规律,得出结构柱等间距条件下,控制常见高铁客站雨棚结构柱破坏数量的临界柱距。