爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件动力响应的数值模拟

考虑了高应变率下混凝土和钢筋的动态本构模型,根据已有试验资料对炸药、钢筋混凝土构件和两者之间的空气建立数值模型,使用显式动力有限元软件LS-DYNA模拟了空气中点源炸药爆炸产生的爆轰冲击作用于钢筋混凝土构件和爆炸荷载作用下构件动力响应的全过程。结果表明,钢筋混凝土构件受到爆轰冲击的作用区域主要集中在构件迎爆面,构件背爆面受到的绕射冲击作用相比可以忽略;构件内应力波的传播不规则,同一位置处剪切应力波峰值早于弯曲应力波出现,构件的易损部位和爆轰冲击的主要作用位置有关,构件中部较端部更易发生弯曲破坏,而端部较中部更易发生剪切破坏。数值模拟结果和试验数据具有较好的一致性。成果表明,本文的数值模拟方法可以更准确地模拟爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏机理和研究构件抗爆能力。     

爆炸荷载下岩石损伤的数值模拟研究

基于所建立的岩石动态损伤模型,对沟槽深孔微差爆破进行了数值模拟。计算结果较好地反映了爆炸荷载作用下岩石的损伤演化规律,客观地再现了爆破破岩的物理过程。     

爆炸荷载作用下空间格构式拱结构的数值模拟

为了研究空间格构式拱结构在爆炸荷载下的破坏模式,利用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了空间格构式拱的有限元模型,分析了不同炸药比例距离下的变形情况,结果表明:在不同的工况下,破坏模式与炸药比例距离有关,比例距离越大,结构破坏程度越小。     

钢纤维混凝土箱梁在爆炸荷载作用下的动态响应

采用模型试验和数值模拟相结合的方法,研究了混凝土和钢纤维混凝土箱梁在爆炸荷载作用下的动态响应。结果表明,在爆炸荷载作用下,相较于炸药药量而言,结构的应变峰值对爆炸高度更为敏感,混凝土箱梁中添加适量钢纤维后,结构的应变明显减小,说明钢纤维对提高结构的抗爆性有很大作用。     

爆炸荷载作用下地下锚喷支护结构动力响应数值分析

为了研究常规钻地炸弹在岩石中爆炸时对地下支护结构的影响,应用LS-DYNA有限元程序分析了地下防护工程锚喷支护结构在爆炸荷载作用下的动力响应.模型中考虑了锚杆对岩石的锚固作用,其中混凝土采用H-J-C模型,并考虑了应变率效应.与国内外经验公式的计算结果比较表明,该分析模型与方法是合理的,能据此进行爆炸荷载作用下地下结构的动力可靠性分析.     

初始负载下焊接加固工字形截面钢柱受力性能试验研究

为研究初始负载对焊接加固后钢柱的受力特性的影响,进行了加固钢柱的轴压静力试验,试验包括3个不同初始负载下焊接加固的钢柱和1个作对比的未加固钢柱。被加固钢柱均为工字形双轴对称截面,加固方式为翼缘外侧对称贴焊钢板全长加固。钢柱端部约束采用单刀铰支座实现钢柱绕弱轴的转动。研究了负载下加固前后轴心受压钢柱的腹板的应变分布变化、加固焊接引发的变形、失稳破坏形式和稳定承载力,并对试验结果和规范计算结果进行了对比。结果表明:焊接加固过程使得冷却后钢柱腹板的应变增大,截面发生应力重分布。试验中最大初始负载相当于未加固钢柱稳定承载力的71.7%,而加固后钢柱稳定承载力没有明显降低。钢柱加固后的稳定承载力和残余变形受初始负载和初始几何缺陷的影响。     

爆炸荷载下缺陷岩体的动态响应

 根据试验结果建立在爆炸荷载下含缺陷岩体的接触爆破模型,所考虑的缺陷为孔洞、孔隙和微小的张开型节理等,并考虑2种情况,一是缺陷含有水,另一种是空缺陷。依据现有花岗岩的试验结果,通过拟合得到其冲击状态方程,并将其应用于炸药附近的花岗岩,而对于远离炸药的花岗岩,采用线性状态方程,并采用改进的主应力破坏准则来确定花岗岩的破坏状态。根据试验结果,将花岗岩的动态强度设计成随应变率变化的变量。模拟结果表明,在爆破荷载下,当缺陷内含有水时,岩体的动态强度降低;缺陷密度越大,其岩体的破坏范围越小;巷道附近的爆破会在巷道自由表面处产生层裂裂纹,结合巷道挖掘过程中产生的径向裂纹,巷道的围岩会被切割成很多块体而发生剥落,进而可能导致岩爆。     

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。     

爆炸压强在建筑物表面分布的数值模拟

应用显式动力有限元软件AUTODYN建立了建筑物外部爆炸波传播的数值分析模型,分析了建筑物表面爆炸压强的分布规律,为在建筑物的抗爆设计中确定爆炸荷载模型提供了理论依据。     

爆炸荷载作用桥梁动力响应及损伤的数值模拟

采用大型通用有限元软件Ansys建立桥梁和炸药模型,使用LS-DYNA 3D模拟了不同爆炸距离和不同炸药量下桥梁的动态响应。获取关键部位节点的位移响应和Von-Mises等效应力时程曲线,并且模拟桥梁的局部损坏以及全桥的坍塌过程。引入Tuler-Butcher损伤模型,通过计算得出特定单元的损伤积累曲线。本文的研究方法和计算结果可为桥梁的状态评测和安全性监控提供重要的参考依据。     

爆炸荷载作用下夹芯板的动力响应研究

为了得到夹芯板在爆炸荷载下的动力响应,采用试验、能量法和有限元分析方法对其进行研究.首先,介绍一种可用于夹芯板抗爆性能研究的试验系统装置及其试验结果;其次,将夹芯板的变形过程分为3个阶段,假定夹芯板通过芯材的压缩变形、面板的拉伸和弯曲消耗爆炸荷载作用到夹芯板上的能量,通过能量平衡方程得到夹芯板的变形量;最后,采用有限元...     

爆炸荷载下混凝土柱毁伤效应研究

对爆炸荷载作用下混凝土柱的毁伤过程进行了数值模拟,研究了混凝土柱在不同炸药量和不同距离爆炸荷载作用下的毁伤效应。     

水平循环荷载下箱形截面钢柱滞回性能数值模拟分析

通过精细有限元模型模拟了箱形截面钢柱在不同轴压作用下承受水平循环荷载下的滞回性能。以加载角度0°,15°,30°,45°及轴压比0.2和0.4为参数共进行了8组试验模拟。模拟结果表明:加载角度虽然对最大承载力无较大影响,但会由于截面转角对局部破坏的限制作用而提高模型的耗能能力及延性;轴压比由0.2提高到0.4时,会降低模型的最大承载力、耗能能力和延性。     

爆炸荷载下大口径管道破坏作用的数值模拟

以大口径管道为研究对象,利用非线性动力分析有限元程序ANSYS/LS-DYNA,适当选取材料的本构关系,很好地模拟了管道在爆炸荷载作用下管道的破坏变形情况,分析了炸药药量、爆心距、管道壁厚等因素对管道破坏作用的影响。结果表明,采用数值模拟方法对研究爆炸荷载下管道破坏作用的影响因素是可行的,其模拟结果对管道防护具有一定的参考价值。     

爆炸荷载作用下深部块体变形运动规律研究

首先分析岩石作为地质体的非连续构造的块体性特征和运动变形机制，通过引入理论计算模型，总结块体运动和变形的理论计算方法；然后，运用数值手段研究爆炸荷载作用下块体运动和变形的基本规律，再现块体运动和变形的过程特征；最后，探讨相关参数对块体运动和变形规律的影响，包括爆炸距离、块间填充物的厚度和强度特征等。     

爆炸荷载作用下地下结构与围岩动力相互作用研究

爆炸荷载作用下结构的动力响应一直是热点的研究课题,但是对于地下支护结构与围岩在爆炸荷载作用下的相互作用机理研究还很少。爆炸荷载属于破坏荷载,用实验方法进行研究存在很大的困难,因此应用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力学有限元程序,采用流固耦合算法,对爆炸荷载作用下地下拱形结构与围岩的相互作用进行研究。研究结果表明:质点振幅和破碎区的大小与经验公式计算的数据基本吻合;不同TNT装药条件下,对于跨度较小(6m)的拱形支护结构,均发生剪切破坏形态,拱肩处峰值压力最大,成为结构受力的薄弱环节,设计中应采取加强措施。     

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。     

动态荷载作用下混凝土破裂的数值模拟

简单介绍了材料破裂过程分析(MFPA)程序模拟混凝土动态破裂过程的基本原理.用MFPA程序模拟了非均质混凝土在静态和动态应力作用下的破裂过程,给出了不同应力波幅值时试样的破裂模式,并探讨了应力波幅值和应力波作用时间对混凝土破裂模式的影响.数值模拟结果表明,动态荷载作用下混凝土的破裂过程受控于应力波传播及其诱发损伤的过程,混凝土材料力学性能的非均质性是造成其动态强度提高的原因之一.