混凝土重力坝坝顶侵彻爆炸毁伤特征

混凝土重力坝坝顶侵彻爆炸条件下,爆炸应力波在自由面和库水界面产生的反射,影响爆炸能量的传输和混凝土的毁伤破坏效果。考虑冲击波与自由面及结构面的动态耦合相互作用,基于Lagrangian-Eulerian耦合算法,建立重力坝坝顶侵彻爆炸全耦合模型,研究了坝顶区域侵彻爆炸的冲击波传播特性,探讨了不同侵彻爆炸打击位置下坝顶的毁伤形态,并分析上游库水位对临水面毁伤范围和振动特性的影响,给出了不同工况下坝顶混凝土的毁伤体积和炸药单耗。研究表明：侵彻爆炸打击坝顶部位,坝顶毁伤形态呈现多面爆破漏斗状,坝顶的多自由面边界条件对于混凝土的毁伤破坏具有明显的加强效果;随着上游库水位的上升,上游临水面混凝土的毁伤范围减小。     

局部火灾作用下钢筋混凝土框架结构性能分析

进行了局部火灾与荷载耦合作用下框架结构的非线性分析,并在此基础上对钢筋混凝土框架结构在火灾高温和荷载耦合作用下的内力重分布规律及变形规律进行了分析研究。计算分析表明,升温过程中,框架经历了明显的内力重分布过程,受火梁在变形过程中出现了悬链线效应。对于算例框架,结构的耐火极限状态为受火框架梁形成机构,是一种局部破坏。     

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析

结合美国GSA规范,采用显式有限元软件LS-DYNA,建议了一套完整的爆炸激励下结构倒塌数值计算分析方法,并对一栋4层钢框架结构在爆炸荷载作用下的连续倒塌过程进行了仿真分析,研究了钢框架结构的连续倒塌机制、各结构构件的破坏形式和受力状态.本文建议的方法可以较为真实、准确地模拟结构在爆炸激励下的倒塌全过程.进一步的研究还发现:当部分结构构件被炸坏后,结构倒塌过程中,悬链线机制对结构的倒塌形式和构件的渐进破坏形式产生很大影响;悬链线拉力直接或间接导致了结构构件的局部翘曲和整体塑性失稳.     

爆炸冲击波作用下建筑结构动力特性的数值模拟与试验

利用ALE算法和炸药爆轰产物JWL状态方程,采用动力分析有限元程序LS-DYNA3D,对2层框架结构建筑物在爆炸冲击波作用下的动力特性进行数值模拟,并通过结构模型的爆炸试验,得出不同位置处质点压力和加速度时程曲线.研究表明,数值模拟与现场试验结果基本吻合,汽车炸弹在近距离爆炸时对建筑物的破坏威胁较大.     

反舰导弹攻击舰船舷侧防护结构过程数值仿真

半穿甲内爆式反舰导弹战斗部对舰船的攻击过程中使用了穿甲效应、爆炸破片效应和爆炸冲击波效应.在研究舰船结构在这种战斗部攻击下的响应和破损时应考虑此3种效应的耦合作用,而目前在这方面只有单独考虑某一效应的研究.该文将一种基于FCT算法的高精度爆炸流体动力学程序与LS DYNA动力学有限元软件相连接,同时考虑了穿甲、爆炸破片和爆炸冲击波的耦合作用,对半穿甲内爆式反舰导弹攻击下舰船舷侧防护结构的响应与破损全过程进行了数值模拟仿真.结果表明该数值仿真方法行之有效.     

舱室结构对炸药内爆响应特性的数值模拟研究

为研究炸药在舰船舱室内爆炸的毁伤作用效果,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件建立带有加强筋结构的典型单舱室模型,采用流固耦合算法模拟舱室内爆下冲击波的传播和舱壁的结构响应,分析不同炸药质量与起爆位置对舱室壁的影响.研究表明:在冲击波作用下,舱壁中心相比角隅处的变形更为严重;舱室角隅处容易引起冲击波的汇聚叠加,汇...     

地裂缝环境下钢筋混凝土框架结构的地震响应

为了研究地裂缝场地钢筋混凝土（RC）框架结构的地震响应规律，采用ABAQUS有限元分析软件，建立地裂缝场地土与结构体系的三维数值模型. 将计算结果与跨地裂缝结构模型试验结果进行对比，验证了数值模拟方法的可行性. 通过对框架结构位移角、层间剪力、结构总水平地震作用的定量分析，获得地裂缝对框架结构动力响应的影响规律及影响范围. 研究结果表明，地震作用在地裂缝场地表现出的非一致性加重了上部结构的损伤程度，结构中间跨的构件及节点破坏尤其严重，上盘结构的裂缝长度和宽度更大. 框架结构跨越地裂缝是最不利的布置形式，动力响应尤为剧烈，在结构设计时应尽量避免. 近地裂缝场地上盘结构的响应程度大于下盘，表现出“上、下盘效应”，在上盘0~20 m和下盘0~15 m范围内，框架结构破坏严重，在上盘30 m和下盘20 m外，结构反应显著减小.     

约束空间爆炸冲击波高精度数值计算及实验验证

当爆炸发生在约束空间中时,冲击波的传播和演化特性将更加复杂,其对内部结构产生的毁伤破坏效应也更加严重。为了准确评估约束空间内的爆炸载荷,本文提出了改进的五阶WENO有限差分格式,并采用经典算例对其计算精度进行了验证,编写了三维约束空间内柱形TNT爆炸冲击波计算的数值程序。开展了约束空间内柱形TNT爆炸实验,采用本文程序对实验过程进行了数值计算,通过与实验数据的对比验证了数值计算程序的可靠性,在此基础上开展了约束空间爆炸载荷的影响因素研究。结果表明本文程序可快速准确地计算出约束空间内的爆炸载荷,为结构抗爆设计提供可靠的载荷输入。     

防爆墙设置对单层球面网壳结构抗爆性能的影响

为获得防爆墙设置下大跨网壳结构的抗爆性能,采用ANSYS/LS-DYNA分析软件,首先对设置防爆墙时爆炸冲击波的传播规律进行了有限元模拟和试验结果验证,从而确定流固耦合算法数值模拟的适用性;建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉和屋面板的40 m跨度K8型单层球面网壳在外部爆炸荷载作用下的精细化有限元模型,提取结构在设置防爆墙时的动力响应结果,考察了防爆墙高度、位置和网壳矢跨比对结构动力响应的影响程度,总结了防爆墙及结构参数对冲击波绕流效应及冲击波在防爆墙与建筑物间反射效应的影响规律,提出存在"防爆墙危险高度"情况并给出具体数值,为指导大跨网壳结构合理的抗爆防御设计提供参考依据.     

爆炸冲击波对目标的毁伤概率算法研究

针对爆炸冲击波对目标毁伤这一复杂问题进行了合理的简化,研究了冲击波对梁结构的弯曲破坏问题。利用一些实验结果,估计冲击波对目标的机械破坏作用。在综合考虑战斗部装药质量、爆炸点距目标距离、爆炸高度的环境压力、目标几何尺寸以及目标抗冲击载荷能力等各种随机因素的基础上,利用概率论知识,提出了一种新的爆炸冲击波对飞机结构毁伤概率的计算方法。算例分析表明,此方法能够对目标在爆炸冲击波超压作用下的易损性进行评估,且是实际和可行的。     

无黏结预应力装配式框架结构地震易损性分析

为研究无黏结预应力装配式框架结构的抗震性能,首先采用有限元软件Open SEES中的梁柱节点单元模拟无黏结预应力梁柱节点,并与试验结果进行验证.然后,按照场地条件选取18条地震动记录,以预应力筋屈服和最大层间位移角作为结构的损伤指标,建立地震需求模型.最后,采用IDA方法对一栋6层无黏结预应力装配式框架结构和现浇框架结构进行易损性分析,得到两种结构的IDA曲线和易损性曲线.研究结果表明:在水平地震作用下,柱截面尺寸和配筋相同、梁截面尺寸和受弯承载力相同时,在防止倒塌性态点处,装配式结构的最大层间位移角和地震动强度指标均小于现浇结构;当地震动强度较小时,装配式框架结构和现浇框架结构的抗倒塌能力接近,但随着地震动强度的增大,在防止倒塌性态点处,装配式框架结构的抗倒塌能力比现浇框架结构弱.     

RC框架结构损伤指标研究

为了对地震力下框架结构损伤程度进行定量描述,从框架结构刚度退化入手,提出了构件层次上的损伤指标.借助于构件层次上的损伤指标和线性加权的方法进而建立了整个框架结构的损伤模型.采用建立的框架结构损伤模型对一框架结构在地震力下损伤情况进行了分析,获得了地震力下框架结构损伤发展趋势.本文所提出的损伤模型可以对地震力下框架结构损伤情况进行定量描述,为框架结构损伤评估提供一种新的方法.     

近爆作用下钢筋混凝土柱的损伤机理研究

为了研究钢筋混凝土结构底层柱的抗爆性能,应用LS-DYNA软件对近爆作用下钢筋混凝土柱的损伤过程及破坏机理进行数值模拟分析,数值模型考虑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.结果表明,在爆炸冲击荷载作用下,钢筋混凝土柱表层混凝土首先开始剥落,受到约束的柱脚和柱顶混凝土发生冲剪破坏,在持续的横向变形作用下柱整体发生弯曲,产生一系列的横向裂缝;在等比例距离爆炸作用下,不同反射区的钢筋混凝土柱,受到的爆炸冲击荷载存在较大的差异,通常的比例定律不适用于近爆情形.     

碳纤维加固混凝土梁的数值模拟计算

为了建立碳纤维加固的钢筋混凝土梁的有限元非线性模型,采用ANSYS对碳纤维加固的钢筋混凝土梁进行数值建模计算.介绍了非线性有限元模拟碳纤维加固混凝土梁的方法,解决了采用有限元求解碳纤维加固混凝土梁非线性数值不容易收敛的问题,并且数值计算结果与试验结果吻合.结果表明所建立的有限元模型是合理的,该模型能准确地模拟出实际工程中碳纤维布加固混凝土梁的受力状态,并可对该种结构进行准确预测,为以后的数值研究工作奠定了基础,方便了日后的设计工作.     

预应力碳纤维加固混凝土梁的模拟计算

采用ANSYS软件建立了预应力碳纤维加固混凝土结构的非线性有限元模型,并对预应力碳纤维加固的钢筋混凝土梁进行数值计算．介绍该种结构的详细建模过程与预应力的施加方法,提出了控制非线性计算控制收敛的措施,并且数值计算结果与试验结果吻合,表明利用所建立的模型能准确地模拟出实际工程中预应力碳纤维布加固混凝土梁的力学状态,并可对该种结构进行预测,为以后的数值研究工作奠定了基础．     

高性能水泥复合砂浆钢筋网加固震损RC框架节点抗震性能试验研究

对1个对比框架节点和4个HPFL(high performance ferrocement laminates)加固法加固的震损程度不同的钢筋混凝土框架节点进行了拟静力加载试验,同时利用ANSYS进行有限元数值模拟分析,研究了HPFL对不同震损情况下的钢筋混凝土框架节点进行加固后抗震性能的改善情况,如破坏形式、耗能能力...     

不规则截面钢筋混凝土梁柱单元模型及应用

为了更好地研究钢筋混凝土梁柱结构的非线性力学性能,建立考虑材料非线性和几何非线性耦合的钢筋混凝土梁柱单元模型.基于杆件分析的平截面假设和截面高斯积分法,应用钢筋和混凝土材料本构关系非线性,推导出不规则截面钢筋混凝土梁柱单元的截面刚度矩阵,进而通过虚功原理建立钢筋混凝土梁柱单元切线刚度矩阵;并采用弧长增量迭代法求解非线性方程组,编制不规则截面钢筋混凝土梁柱结构的数值分析程序.对规则和不规则截面钢筋混凝土框架进行了非线性全过程分析,理论分析结果与试验结果比较,吻合较好.表明所建立的钢筋混凝土梁柱单元模型适用于钢筋混凝土梁柱结构的非线性力学分析;由于采用截面高斯积分法,对不规则截面的梁柱结构计算显得十分便捷.     

高温下足尺钢筋混凝土梁试验研究及数值分析

为了给钢筋混凝土结构提供抗火分析的依据和方法,结合对结构火灾损伤的分析,采用有限元方法对高温下足尺钢筋混凝土梁的力学性能和变形反应进行了数值分析,并与试验结果进行了比较,吻合良好,并得出足尺试件高温反应的一些基本特征.结果表明:升温时间、配筋率对高温下足尺钢筋混凝土梁的力学性能和变形反应影响较大.该试验与理论分析结果具有十分重要的工程价值.     

基于离散单元法的钢筋混凝土框架非线性分析

为了能够更好地描述在模拟强震作用下结构倒塌破坏过程中构件的断裂、碰撞等现象,在杆段多弹簧模型的基础上构建了节点单元来考虑框架梁柱的连接关系,进而建立了钢筋混凝土框架结构的离散元整体分析模型,并对钢筋混凝土平面框架在低周往复加载情况下的受力行为进行了数值模拟.分析结果表明,该模型能够较准确地描述复杂受力状态下钢筋混凝土框架的非线性力学行为,能够满足结构强震作用下倒塌全过程精细化分析的需求.     

碳纤维布加固损伤混凝土梁的疲劳性能试验

完成了粘贴碳纤维布加固在役损伤混凝土梁的疲劳试验。试验结果表明：损伤混凝土梁粘贴碳纤维布加固后的疲劳寿命可提高45％～60％，疲劳变形减少了25％～35％，梁的疲劳抗裂性能得到较大提高。因此，粘贴碳纤维布可以较大提高损伤混凝土梁的疲劳性能，延长损伤混凝土结构的使用寿命，为碳纤维布加固混凝土结构的长期疲劳性能研究提供了试验依据。