用LS-DYNA模拟柱状弹丸侵彻薄钢板过程

根据破片模拟弹侵彻钢板的理论研究,采用ANSYSLS—DYNA对破片模拟弹侵彻钢装甲的侵彻过程、钢板的破坏模式以及弹体的侵彻速度进行有限元分析,并将分析结果与理论结果进行比较．分析结果表明,有限元分析的破片模拟弹侵彻特性及刚装甲破坏模式与理论结果有较好的一致性,讨论了弹丸侵彻装甲的作用过程,有限元分析结果表明,采用适当的模型,有限元法能较好地模拟破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性以及钢板的破坏模式．     

弹丸侵彻混凝土靶的MSC.Dytran数值模拟

采用嵌入高压状态方程的Johnson-Cook混凝土本构模型,利用有限元程序MSC.Dytran,对动能弹以200～1000m/s的速度侵彻混凝土靶板进行数值计算,得到弹体的速度曲线、加速度曲线及不同弹体初速度下的最大侵彻深度;并结合弹体几何相似准则,给出弹体无量纲初速度和无量纲最大侵彻深度间的关系.     

弹体过载记录仪安装方式对侵彻过载峰值的影响分析

通过对弹体侵彻靶板过程中过载响应机理的研究,分析了侵彻过载响应的影响因素,根据影响因素,应用数值仿真软件,建立了二种弹载存储测试记录仪与弹体安装的有限元模型,并对在同一侵彻条件下的侵彻过载响应进行了仿真分析,同时进行了靶场试验验证.结果表明:弹载存储测试记录仪与弹体的安装方式对过载响应峰值的影响较大;弹载存储测试记录仪与弹体安装时刚性接触越小,弹体本身的受迫振动响应就对过载响应结果影响越小,所测过载信息越接近于刚体过载响应.     

纤维陶瓷复合材料抗侵彻试验与数值模拟分析

以100mm半穿甲弹为防护对象,对纤维陶瓷复合材料的抗侵彻性能进行了试验研究,采用LS-DYNA软件建立了弹体侵彻纤维陶瓷复合靶板的有限元分析模型,给出了弹体与靶体的破坏变形发展过程及应力波传播过程,结果表明,纤维陶瓷复合材料对弹体的磨蚀程度较明显,可以较大程度地降低弹体的剩余能量,有限元计算结果与试验结果吻合较好,为下一步试验与理论分析提供了参考。     

预控破片形成及侵靶行为数值模拟

为了优化预控破片弹的弹体预制槽加工方案,增强弹丸杀伤威力,提高弹体材料利用率,运用有限元软件ANSYS模拟了局部弹体材料爆轰形成预控破片的过程,研究了预控破片分别以不同初速度和不同侵彻角侵彻三种靶板的行为,并对模型应力分布和破片速度衰减变化进行了对比分析.结果表明,预制槽附近首先发生破碎,形成了形状规则的预控破片,破片的初速度、靶板材料和侵彻角都将显著影响预控破片的侵彻能力.模拟结果可为预控破片弹的设计和优化提供参考.     

新型旋进侵彻钻地弹数值模拟

为了使钻地弹的侵彻深度达到毁伤的目的,通过在弹体表面刻螺旋槽,基于TrueGrid建立了三种不同结构的弹丸有限元模型.应用LS-DYNA3D进行了数值模拟仿真,初步探讨了三种不同结构的弹丸和混凝土相互作用的规律,得到了作用过程中三种不同结构弹丸的破坏效能.结果表明:由于外表面刻螺旋槽,弹丸在侵彻过程中产生旋转力矩剪切混凝土,使侵彻效能提高了20%.研究结果可为钻地弹在增加侵彻深度效能上提供借鉴.     

锥头弹体贯穿铝合金靶板的过载分析

研究了刚性圆锥头弹体贯穿延性金属靶板的冲击力学特性,将侵彻过程分为3个阶段,利用圆柱形空腔膨胀理论建立了侵彻方程,得到了各阶段弹体的过载和能耗的表达式.对4种不同厚度的铝合金靶板的锥形钢弹贯穿试验算例进行了理论和仿真计算,对所得结果与试验数据作了对比,结果显示三者一致性较好.分析了弹体在不同阶段的过载特性和影响因素,为尖形弹体及小型装药的侵彻过载特性评估提供了理论参考和分析方法.     

JH-2模型参数确定及花岗岩重复侵彻数值分析

为研究重复侵彻下花岗岩靶板的动力响应,运用非线性动力分析软件AUTODYN并基于FEM-SPH耦合算法开展花岗岩的侵彻模拟.首先,通过理论分析初步确定出JH-2模型参数;然后,根据花岗岩单次侵彻实验的模拟结果对参数进行调整优化;最后,在220 m/s ≤V_s≤420 m/s弹速下,采用优化后的参数对花岗岩的重复侵彻过程进行模拟分析.结果表明:JH-2模型与拉伸断裂软化模型相耦合,能够弥补JH-2模型在描述岩石低应力区由主拉伸应力作用所产生的动力响应方面的不足;花岗岩靶板初次侵彻时形成的“锥形开坑区+隧道区”破坏模式为后续的重复稳定侵彻提供了必要条件;随冲击次数的增加,绝对侵彻深度逐渐增大而每次的相对侵彻深度则呈减小趋势,且冲击次数越多或冲击速度越高,弹体侵彻过程越稳定.此外,本文所提出相对侵彻系数概念以及基于冲击次数和弹速的重复侵彻深度的理论公式均具有一定实用价值.     

预应力混凝土梁模态分析的有限元软件实现

为建立预应力混凝土梁模态分析的有限元模型,以ANSYS有限元分析软件为例,提出预应力混凝土梁式结构在利用大型有限元软件进行模态分析时,可采用初应变法施加预应力,并且将混凝土受到的预压力影响转化为对单元材料弹性模量的影响,通过对变弹性模量的有限元模型进行模态分析,得到预应力混凝土梁在各级预应力下的自振频率和振型.通过与试验值对比可知,改进后的有限元模型可以用于预应力混凝土梁的模态分析.     

预应力型钢混凝土梁受弯性能非线性分析

预应力型钢混凝土梁是在普通型钢混凝土梁基础上采用预应力技术的一种新型组合结构,它综合了预应力混凝土结构和型钢混凝土结构的优点。采用非线性有限元模型对预应力型钢混凝土梁受力过程进行分析,通过数值模拟与试验结果的对比,验证该模型的可行性。试验研究和有限元分析结果表明：预应力型钢混凝土梁中预应力技术的采用改善了梁的正常工作性能（如挠度和挠度）,更有利于材料强度的充分发挥,提高了正截面承载力。     

火灾下FRP筋混凝土柱性能

为了深入了解FRP筋混凝土柱的抗火性能.采用有限元方法分析了火灾作用下FRP筋混凝土柱的温度场和力学性能.研究结果表明,通过减小配筋率或增大截面尺寸可以提高柱的抗火性能,存在一个最佳保护层厚度使柱的抗火性能达到最佳.通过对结果进行分析,拟合出关于配筋率和截面尺寸的耐火时间公式.通过与已有试验对比,验证了该有限元模型的有效性.     

基于ANSYS的武汉长江二桥非线性有限元分析

应用大型有限元分析软件AN SY S,对武汉长江二桥的主要构件梁、索、塔、普通钢筋和预应力钢筋分别采用不同的单元进行了有限元模拟.考虑了斜拉索自重作用下垂度引起的几何非线性效应、梁柱效应和结构大位移效应等3种非线性效应的影响,计算了大桥在静载作用下的应力、应变和挠度.计算的结果与成桥后荷载试验的结果相符,表明采用的方法是可行的.     

相邻钢筋非均匀锈蚀引发混凝土保护层开裂的细观数值模拟

对2根相邻钢筋非均匀锈蚀膨胀引发的混凝土保护层破坏行为进行了细观数值模拟研究;考虑到混凝土细观结构非均质性的影响,将混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,以施加强制位移的方式模拟钢筋的非均匀锈胀作用,建立了混凝土保护层开裂分析的细观尺度数值模型,并进行了影响参数分析。结果表明：细观数值模拟结果与已有文献中的试验结果吻合良好;相邻钢筋非均匀锈蚀时会发生内部裂纹相互贯通先于和落后于外部开裂2种破坏模式;钢筋直径不是影响混凝土保护层破坏的主要参数;混凝土保护层厚度主要影响外部开裂的发展;钢筋间距则主要控制内部裂纹的相互贯通。     

双层连续组合梁弹塑性状态的界面滑移

考虑了上层混凝土开裂及钢筋与混凝土之间滑移对梁变形的影响.根据剪力连接件的实际力学特性,采用简化后的线弹性弹簧来模拟钢筋 混凝土界面以及钢梁 混凝土界面的剪切滑移,并结合内力-变形关系推导出双层钢 混凝土组合梁的上下层界面滑移微分方程.在分析过程中偏保守地假设负弯矩截面上缘混凝土板抗拉刚度降为零.为验证该解析法的合理性,采用非线性较强的有限元软件Abaqus建立了空间模型,模型考虑了剪力连接件和材料的非线性.有限元计算结果表明,通过2种方法所得的界面滑移数值和趋势比较吻合,该解析法用于分析双层连续组合梁的滑移变形是可行的.     

高强钢筋高强混凝土框架梁柱节点非线性有限元分析

目的研究在高强混凝土框架梁柱节点中配置高强纵筋和高强箍筋,增强对高强混凝土的约束,以此来提高节点的承载能力和变形性能．方法利用有限元软件建立框架节点模型,通过改变轴压比、配箍率、钢筋强度等参数对节点进行一次单调加载情况下的非线性数值分析,得出不同参数下的荷载一位移曲线．并将数值分析结果与试验结果进行比较．结果明确了节点承载能力和变形性能随各参数变化的规律,并对该类结构轴压比限值及箍筋间距给出合理建议．结论在框架梁柱节点内合理配置一定数量的高强钢筋不仅可以提高其承载能力而且可以改善其变形性能．     

钢筋混凝土叠合结构二次受力过程数值分析

二阶段制造和二次受力是叠合结构的关键特征。基于ABAQUS软件,考虑钢筋和混凝土材料本构关系的非线性,定义了联结单元分析钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系,确定了切向弹簧单元和主、被动接触表面分析新旧混凝土叠合面之间的粘结滑移关系,通过初始条件定义施加预应力形成初始应力场,引入生死单元模拟叠合结构的二阶段制造和二次受力过程。通过数值分析,验证有限元分析方法的正确性和可靠性,为叠合结构在实际工程中的应用以及其有限元分析提供参考。     

Comparison on construction of strut-and-tie models for reinforced concrete deep beams

With consideration of the differences between concrete and steel, three solutions using genetic evolutionary structural optimization algorithm were presented to automatically develop optimal strut-and-tie model for deep beams. In the finite element analysis of the first method, the concrete and steel rebar are modeled by a plane element and a bar element, respectively. In the second method, the concrete and steel are assigned to two different plane elements, whereas in the third method only one kind of plane element is used with no consideration of the differences of the two materials. A simply supported beam under two point loads was presented as an example to verify the validity of the three proposed methods. The results indicate that all the three methods can generate optimal strut-and-tie models and the third algorithm has powerful capability in searching more optimal results with less computational effort. The effectiveness of the proposed algorithm III has also been demonstrated by other two examples.     

高强钢筋高强混凝土柱的非线性数值分析

目的 研究配有高强钢筋的高强混凝土柱的抗震性能.方法 采用OpenSees开放式软件对配有高强钢筋的高强混凝土柱进行非线性有限元分析,并将计算结果与同等参数条件下的拟静力试验进行了对比.对影响柱子延性的主要因素进行了Pushover分析.结果 得到方型截面试件和圆型截面试件的滞回曲线、位移延性系数、屈服位移、屈服力和最大抗力,数值分析和试验结果吻合程度较好,还得出了轴压比、含箍特征值、纵筋对柱子延性的影响.结论 利用基于OpenSees的有限元分析方法,能够有效地对配有高强钢筋的高强混凝土柱构件进行抗震性能的非线性分析.可以辅助性地利用OpenSees研究该类型构件的抗震性能.     

预应力钢筋混凝土轻轨桥梁的有限元分析

建立了武汉轻轨桥梁的三维有限元模型,对普通钢筋采用一种分层的等效方法,对预应力钢筋采用修正的等效载荷法.将结构要素都纳入到有限元模型中,计算了几种典型工况作用下轻轨桥梁的应力和变形,并对计算结果进行了详细的分析和对比.验证了该桥梁的安全性,提出了对于该桥梁设计及三维有限元方法应用于轻轨桥梁设计的一些建议.