ALE方法模拟爆炸载荷作用下球壳反直观行为

本文利用任意拉格朗日与欧拉（ALE）方法,模拟了球壳在爆炸载荷作用下的动力反直观行为,得到了球壳中点位移时程曲线以及最终变形模式等动力响应。在研究中,考虑了材料的应变率效应,并对球壳的矢高和厚度对其反直观行为的影响进行了参数分析。结果表明,只有炸药距球壳距离在特定范围内,球壳才能发生反直观行为;当炸药当量一定时,球壳发生反直观行为的爆心距区域段随球壳矢高增加而减少,矢跨比大于一定值后,将不会发生反直观行为     

水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形中的作用

水下爆炸产生的冲击波载荷和气泡载荷都会对水中结构产生毁伤作用。为研究水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形挠度中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus/Explicit对加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了一系列数值仿真。载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型,将部分计算工况与试验结果比较,两者吻合较好。通过分析计算结果可以看出在气泡载荷在加筋板塑性变形中的比重主要受爆距影响,爆距越小,所起的作用越大。所以,在水下近场爆炸计算中,气泡载荷引起的塑性变形不容忽视。     

爆炸载荷作用下单向加筋方板的大挠度塑性动力响应分析

从分别列出加筋板面板以及加强筋的运动方程出发,详细分析了爆炸载荷作用下单向加筋固支方板的大挠度塑性动力响应.分析表明:取决于加强筋的相对刚度以及载荷峰值的大小,加筋板的运动将呈现三种不同的模式.限于讨论加筋板的总体变形模式.首先讨论了同时计及弯矩和面力(轴力)作用的解析解,在此基础上进一步讨论了忽略弯矩影响的薄膜解以及能量解.理论结果与已有的试验结果在多数情况下符合良好,表明提出的简化理论分析方法能对爆炸载荷下单向加筋固支方板的永久变形做出较为合理的预报.     

冲击载荷作用下大挠度圆板的弹塑性动力分析

本文利用已知弹性解分析阶跃载荷作用下大挠度回板的弹塑性动力响应，提出了本征函数法。这是对文献［３，４］的进一步发展。此外在文献［３，４］中，解决大挠度问题时，采用基于卡门方程的混合法，但在本文中，采用了位移法，它在进行分析计算时更为有利。     

非轴对称载荷作用下任意弹性边界圆板弹性动力响应

利用模态迭加法得出了任意弹性边界圆板在非轴对称横向集中阶跃载荷作用下弹性动力响应的精确解，作为算例，给出简支圆板在非轴对称载荷作用下板上典型点的挠度与时间的关系曲线。     

均布载荷作用下夹层圆板的载荷—频率特征关系

本文讨论了均布载荷作用下夹层圆板在非线性弯曲静平衡构形附近的微幅自由振动，并利用修正迭代法求解，得到了其固有频率—载荷特征关系     

畸形波作用下二阶波浪载荷对张力腿平台动力响应的影响

畸形波易对海上的建筑物造成极大的危害。为研究畸形波作用下张力腿平台的动力响应特性,考虑张力腿平台的六自由度运动与张力腿非线性恢复刚度,建立非线性耦合运动方程。结合随机频率相位角调制法生成的畸形波波面时历,计算在畸形波条件下平台所受的一阶及二阶和、差频波浪载荷,并采用数值方法求解平台六自由度的运动。结果表明,在畸形波作用下,一阶、二阶波浪载荷均受到畸形波的影响,但各波浪载荷成分的增幅在不同自由度上并不相同。以纵荡为代表的低频运动主要受二阶差频波浪载荷影响,以垂荡、纵摇为代表的高频运动受二阶和频波浪载荷的影响。而由平台水平面内运动引发的下沉运动在二阶差频波浪载荷的作用下显著增大,从而诱发了垂荡运动产生了显著增加,因此在畸形波作用下垂荡运动同时受到二阶和频及差频波浪载荷的影响。此外,由于畸形波具有冲击载荷的特性,不同自由度运动幅值出现时刻并不相同。     

近爆作用下钢筋混凝土板动态破坏的数值模拟研究

当爆炸在结构构件表面发生时,产生的冲击波将会对结构构件造成损伤和破坏,而准确预测潜在的爆炸对结构构件造成的损伤是进行重要建筑物和防护结构抗爆设计的基础。为研究近爆作用下钢筋混凝土板的抗爆性能,采用AUTODYN软件建立了混凝土和钢筋的三维分离式实体模型,数值模型考虑了应变率对钢筋和混凝土材料动力本构特性的影响以及炸药-空气-结构之间的流固耦合相互作用,分析了不同炸药量作用下钢筋混凝土板的损伤机理和破坏特征,合理展现了钢筋混凝土板从混凝土开裂、碎片形成、部分钢筋屈服断裂到板局部震塌的动态演变过程。随着炸药量的增大,钢筋混凝土板的破坏模式逐渐由整体弯曲破坏转变为局部的冲切破坏     

圆板在冲击载荷下的大挠度塑性动力响应

本文将配点法与子域法相结合，求解了弹性基础上简支圆板的大挠度塑性动力中响应问题。给出板的弯矩，挠度，速度及停止运动时间表达式，了弹性基础模量对停止运动时间和板的残余挠度的影响。     

均匀热载荷作用下功能梯度圆板的非线性振动

基于经典板理论,研究了热载荷作用下功能梯度圆板的大幅振动问题.在经典板理论下利用物理中面概念,导出了功能梯度圆板的非线性运动方程.利用Ritz?Kantorovich方法消去时间变量,将非线性运动方程转换成了一组关于空间变量的非线性常微分方程.采用打靶法数值求解所得方程,并利用数值结果研究了热载荷作用下功能梯度圆板静态...     

铝合金薄板的铣削动力响应特性仿真与实验研究

铣削加工时铣削力周期性变化,引起的工件动态应力和应变对残余应力及振动有重要影响,明确铣削过程中的动力响应规律可以有效调控残余应力的产生与再分布。以铝合金工件为例,基于ABAQUS仿真软件建立了三维动态铣削仿真模型,获得了不同铣削时刻工件应力场的分布规律,分析了铣削不同位置时工件的动力响应特性。通过铣削实验测量了工件的动态应变和铣削力,并分析了加载频率对动力响应的影响。结果表明:铣削加工边缘时更易出现应力波峰和应力集中现象;不同加载频率下应变的波动频率恒定为267 Hz,应变波动的最大范围为40με;工件的动力响应与铣削位置紧密相关。     

Flexural response to impulsive loads of a fluid-saturated thin poroelastic circular plate

Biot's poroelastic theory is used with classic plate theory and plane stress theory to determine the constitutive relationships for a thin poroelastic plate. The dynamic equations for the thin poroelastic plate are derived from the extended Hamilton's principle. The dynamic equations are then transformed to frequency domain and Galerkin's finite element method is used to derive the stiffness matrix of a triangular plate element. When impulsive loads and elastic boundary conditions are applied, the finite element frequency domain analysis for the thin poroelastic plates is achieved. Vibration behavior of thin elastic and poroelastic circular plates is accurately predicted.     

多次水下爆炸钢制圆板应变与挠度增长规律分析

在海上战争中,水面舰艇以及潜艇可能会受到多枚水中兵器的攻击,产生的累计损伤问题影响着水面舰艇以及潜艇的持续作战能力和生命力。对膨胀直径为390 mm,厚度为5 mm空气背衬钢制圆板,在50 g药量下,进行持续多次水下爆炸加载试验,对板中心应变、挠度以及厚度减薄率进行测量,试验结果分析表明:第一次爆炸加载时,局部空化使钢板产生的应变是冲击波加载的1倍,当钢板被炸弯后,再次爆炸加载局部空化的二次加载现象不明显。此外,气泡脉动及气泡射流会使钢板发生明显的弹性应变,应变值是初始冲击波作用的10%。对中心挠度和厚度减薄率的数据分析发现,钢板厚度减薄率是随着中心挠度呈线性增加的。该研究对舰船持续作战能力及生命力的评估提供了一定的试验支撑。     

砂浆板冲击破坏试验研究

通过锤击、均匀冲击荷载试验,采用逐级递增循环冲击加载方式,研究冲击荷载下砂浆板的破坏特征及冲击力、冲击能与最大加速度响应间关系。试验表明,二种冲击作用均使砂浆板跨中区域出现贯穿裂缝,呈脆性劈裂破坏形态,均匀冲击作用下破坏位置与跨中有一定偏移;锤击力时程经历主冲击、次冲击、卸载三阶段,加速度响应随锤击力增加而增加,裂缝贯穿后冲击力、加速度响应大幅减小;均匀冲击下加速度有二组响应区,响应随冲击能增加而增加,当冲击能达一定程度时响应大幅减小;继续增加冲击能,响应又会增加,并较快发生劈裂破坏,响应大幅减小;支座螺栓松动能缓冲部分冲击作用。     

比塑性功求解线性载荷下简支圆板极限载荷

为了获得线性载荷作用下的简支圆板极限载荷的解析解,本文提出了刚塑性第一变分原理的运动许可应变场,并首次以GM(几何中线)屈服准则塑性比功进行了塑性极限分析.首次获得了GM准则下圆板极限载荷的解析解,该解为圆板半径a、材料屈服极限σs及板厚h的函数.与Tresca、TSS及Mises预测的极限载荷比较表明:Tresca准则预测极限荷载下限,TSS屈服准则预测极限载荷的上限,GM屈服准则比塑性功解析结果恰居于两者之间;GM解略低于Mises解,两者相对误差为3.38%.此外,文中还讨论了挠度与相对位置r/a之间的变化关系.     

空爆载荷作用下螺栓法兰管道的动态响应研究

螺栓法兰连接结构具有强度高、构造简单和操作便捷等优点,被广泛应用于土木工程、机械工程、核工业和国防装备等工业领域.基于ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,研究了空爆载荷作用下(爆距为100～250 cm,TNT炸药当量为1000～16000 g)螺栓法兰管道的动力学性能.研究表明:炸药当量越大,爆距越小,螺栓...     

Scaling the response of circular plates subjected to large and close-range spherical explosions. Part I: Air-blast loading

This two-part paper addresses scaling of the dynamic response of clamped circular plates subjected to close-range and large spherical blast loadings.     

Scaling the response of circular plates subjected to large and close-range spherical explosions. Part II: Buried charges

This paper discusses scaling of the dynamic response of clamped circular plates subjected to close-range, large spherical blast loadings that are flush buried in dry sand. As a continuation of part I which dealt with air blasts, similarity is obtained by using replica scaling for all geometrical parameters, while the blast effect is scaled by using the Hopkinson scaling law.     

钢板混凝土复合梁在爆炸荷载作用下的损伤评估研究

为满足钢板混凝土复合梁爆炸损伤评估的实际需要,完成了钢板混凝土复合梁与钢筋混凝土梁承载性能的比较试验,研究了两种梁的承载性能与破坏特点,获得了二者的抗力试验曲线、抗弯变形限值及抗力函数。基于钢板混凝土复合梁的等效单自由度运动方程,采用数值求解方法,得出了评估其在爆炸荷载作用下破坏状态的超压-冲量（P-I）等损伤曲线。研究结果表明：钢板混凝土复合梁的承载力、变形限值、临界超压以及临界冲量比钢筋混凝土梁的都要高,前者的抗爆性能更好。