高速弹丸侵彻混凝土靶板数值模拟研究

采用数值模拟的方法,利用LS-DYNA建立动力学模型,分析了弹丸侵彻混凝土的过程中应力及变形的变化,通过计算可以实现弹丸从接触到贯穿混凝土的整个过程中弹丸应力云图的变化,以及混凝土开坑的整个过程,结果可以为实际工程中混凝土结构抗侵彻设计提供指导依据。     

动能弹丸冲击侵彻混凝土靶数值模拟分析

应用显式动力有限元程序,对Φ37mm弹丸冲击侵彻普通混凝土及钢纤维混凝土问题进行了数值模拟分析。为了描述混凝土材料的非线性变形及断裂特性,计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型,侵彻深度计算结果与试验数据相吻合,并得到了侵彻过程中的主要物理图像和曲线。在此基础上分析研究了钢纤维混凝土与普通混凝土抗弹丸冲击侵彻性能的异同之处。     

冲击荷载下多裂纹混凝土梁破坏模拟

拓展虚内键(Augmented Virtual Internal Bond,AVIB)是基于虚内键理论的一种多尺度力学模型,采用Xu-Needleman势函数来描述虚内键中的能量势,将脆性材料的断裂问题归结为虚内键能量势的问题,由于势函数中已经包含了材料的微观断裂机理,不需要额外的断裂准则,因此在模拟脆性材料断裂方面具有显著的优势。采用AVIB模型对多裂纹简支梁在冲击荷载作用下裂纹的扩展过程进行了数值模拟,模拟结果表明当冲击点荷载达到最大值时,梁中裂纹开始起裂,对称双裂纹梁形成两条主裂纹并同时向冲击点扩展,梁呈对称破坏模式;非对称双裂纹以及对称多裂纹梁均形成一条主裂纹,并向冲击点扩展,直到梁发生断裂,呈非对称破坏模式。     

密集弹片群对钢筋混凝土墙体的整体破坏效应分析

常规弹头爆炸后,不仅产生空气冲击波,同时也产生大量高速弹片,形成弹片群,和空气冲击波一样,弹片群也具有极大的破坏杀伤能力。对于建筑结构而言,密集弹片群不仅产生聚集局部破坏效应,还会将能量传递到结构,使之产生整体破坏效应,这是单个弹片与密集弹片群破坏效应的主要区别之一。采用数值模拟的方法对弹片群的整体破坏效应进行了初步研究,描绘钢筋混凝土墙体在弹片群冲击作用下的动态响应过程,揭示弹片群的整体破坏效应,与冲击波在同一量级,在结构设计中不可忽视。     

冲击荷载对混凝土结构的破坏实例分析

高层钢筋混凝土结构在承受冲击荷载时,可能对结构造成大的损坏,在国内外对冲击荷载的研究基础上,结合工程实例对冲击荷载作用下混凝土结构的相应进行研究,以方便工程人员在处理检测数据时使用。     

钢管混凝土构件在冲击荷载作用下的模拟分析

运用LS-DYNA显示有限元程序,分析了钢管混凝土构件受到侧向冲击物冲击时,钢管混凝土的挠度与冲击部位、冲击能量、含钢率、混凝土等级之间的关系,建立了挠度和冲击能量之间的关系式以及冲击部位不同时挠度之间的关系.     

基于VUMAT的钢管混凝土冲击数值模拟

在侧向撞击作用下,分析了钢管混凝土构件动态力学响应及不同混凝土动态本构模型适用性。文中基于ABAQUS软件分别采用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)和欧洲混凝土协会规范动态增长因子（DIF）的动态本构模型。结果表明有限元结果与试验结果吻合度较好,验证了数值模型和二次开发的HJC材料子程序的准确性,HJC模型的VUMAT子程序能够用于受侧向冲击下的钢管混凝土构件的动态力学行为分析。     

侧向冲击下固简支钢管混凝土构件的数值模拟

在实验的基础上，运用有限元分析软件ANSYS／IS～DYNA，对一端固支一端简支的圆钢管混凝土在侧向冲击荷载作用下进行数值模拟，主要研究了钢管混凝土的整体变形情况。     

船舶抛锚冲击海底生产系统防护装置的研究

海上船舶应急抛锚冲击到水下管线会影响到水下生产系统的正常作业,采用模型试验和数值计算相结合的手段开展了落锚冲击对水下生产系统防护装置的影响研究。首先依托实际工程设计了落锚冲击的动力模型试验,开展了不同高度处落锚冲击防护系统的模型试验研究,分析了海底防护系统顶盖受落锚冲击时的动力响应,发现在所研究工况范围内,落锚冲击后会产生二次冲击。基于ABAQUS有限元软件,建立了锚-防护系统-海床土体相互作用的冲击计算模型,通过物理和数值模拟结果的比较,验证模型试验和数值模型的可靠性。     

弹头形状对混凝土贯穿过程影响的数值模拟

用梁-颗粒模型BPM^2D对卵形头和平头动能弹贯穿混凝土平靶的过程进行数值模拟，给出贯穿过程中混凝土内部速度场的变化情况及混凝土的破坏区域。梁-颗粒模型BPM^2D是在离散元法基础上，结合有限元法开发的二维数值计算模型。在模型中用3种类型粱单元形成混凝土数值试样，每种类型梁单元的力学性质均按Weibull分布随机赋值以模拟混凝土细观结构的非均匀性，同时梁单元的强度随应变率不同而变化。基于计算结果，分析了弹头部形状对贯穿过程的影响。卵形头弹的贯穿过程是一种刺穿性模式，而平头弹是挤凿性模式。贯穿同样的靶板，平头弹的能耗高于卵形头弹，残余速度小。通过将卵形头弹的计算结果与试验数据相比较，表明梁-颗粒模型可有效应用于计算和模拟脆性材料动态破坏问题。     

钢纤维高强混凝土板冲切变形试验

通过对6块尺寸为1800mm×1800mm×150mm的钢纤维高强混凝土板的冲切试验,对混凝土强度等级和钢纤维体积率对板荷载-挠度曲线的影响进行研究。结果表明,钢筋钢纤维高强混凝土板冲切破坏之前的变形主要是弯曲变形,钢纤维的掺入提高了钢筋混凝土板的初裂荷载、刚度、延性和极限承载力。根据试验结果,引入刚度折减系数反映钢纤维对挠度变化的影响,从而建立适用于从加载到破坏的整个过程中的荷载与挠度的关系式。     

钢纤维高强混凝土冲切板的变形研究

通过钢纤维高强混凝土简支方板与圆板的冲切试验,得到板的荷载- 变形曲线及板面挠度分布图,认为板在冲切破坏之前发生的变形主要是弯曲变形,并对冲切板荷载- 挠度曲线的影响因素进行分析,为钢纤维高强混凝土在工程中的应用及冲切问题的深入研究提供试验依据     

钢纤维高强混凝土方形冲切板的变形与强度

通过试验 ,研究钢纤维高强混凝土方形冲切板的变形和强度性能 ,认为板在冲切破坏之前发生的变形主要是弯曲变形 ,该变形反映了板在各个受力阶段的抗弯性能 ,也在很大程度上直接影响着冲切锥面上的应力分布和板面钢筋的抗冲切能力。对方形冲切板在各个受力阶段的挠度进行了计算 ,并在分析试验结果的基础上 ,建立了考虑受弯变形的冲切破坏机构 ,提出板的极限强度由冲切锥抗冲切力和板的部分抗弯能力组成。对冲切板变形和强度的计算结果与实测值吻合良好。     

圆形混凝土平板的塑性分析

用塑性理论对目前尚缺少研究的不开洞与开洞圆形钢筋混凝土平板极限承载力进行了分析、探讨,可供实际工程结构设计参考。     

钢筋钢纤维增强混凝土板冲切性能试验研究

对13块无腹筋简支整浇钢筋钢纤维高强混凝土双向板进行试验,分析混凝土强度、钢纤维体积率和钢纤维掺加范围对板冲切性能的影响。试验结果表明:钢纤维的掺入对钢筋高强混凝土板的冲切性能的改善比较显著。随着钢纤维掺加范围的增加,局部钢纤维高强混凝土板冲切极限承载力和韧性呈线性提高,但掺加范围增大到2倍板厚时,再继续增加掺加范围冲切性能基本不再变化,可以通过该措施来减少钢纤维用量。     

细长弹体侵彻混凝土的机理研究

通过侵彻模型试验，得到细长弹体侵彻混凝土的机理。整个侵彻过程可分为漏斗状弹坑形成阶段和坑下侵彻阶段，给出细长弹体侵彻混凝土的预计计算方法并验证其可靠性。     

钢筋钢纤维高强混凝土板冲切承载力

通过对6块尺寸为1 800 mm×1 800 mm×150 mm钢纤维高强混凝土板的冲切试验,研究混凝土强度等级和钢纤维体积率对板冲切极限承载力的影响。结果表明:钢纤维高强混凝土板冲切破坏之前的变形主要是弯曲变形,钢纤维的掺入提高了钢筋混凝土板的冲切承载力。在试验结果的基础上,运用统一强度理论和塑性极限分析方法,建立钢筋钢纤维高强混凝土板冲切极限承载力的计算公式。     

某工程火灾后结构损伤评估与修复

介绍了某预应力混凝土工程及火灾简况,对火灾引起的结构损伤进行了分析。给出了受火预应力混凝土梁、混凝土双向板、混凝土柱的修复补强措施。可供相关受火工程事故分析处理时参考。     

岩体在冲击载荷作用下的各向异性损伤模型及其应用

建立了一个各向异性的损伤模型，用于描述岩土工程中预留岩体在冲击载荷下的损伤演化特征。以二阶张量为损伤变量，推导了依赖于损伤变量的弹性模量表达式，利用一个等价状态，建立损伤岩体的本构关系。为了反映冲击载荷下岩石材料的应变率敏感性，对损伤的门槛值进行粘性调整。研究结果表明，该损伤模型能够模拟岩石材料在冲击载荷下的损伤特征，可以为岩土工程中经历过冲击扰动作用的岩体的稳定性分析提供理论依据。