抗落石冲击被动柔性防护网的设计选型

以残余拦截高度和落石缓冲距离作为评价被动柔性防护结构变形性能的关键技术指标,在此基础上提出了一种用于拦截和缓冲落石冲击能量的新型被动柔性防护网。利用ANSYS/LS-DYNA大型通用有限元分析计算软件建立了3种形式的环形网模型,从最大耗能、残余拦截高度和落石缓冲距离3个方面对环形网的耗能性能和变形性能进行了分析。结果表明：带竖向支撑的环形网可以有效降低落石的缓冲距离并提高环形网的残余拦截高度,但环形网的最大耗能均有不同程度的下降;与无支撑和双支撑环形网相比,单支撑环形网具有以下优点：最大耗能占比较高,在瞬时冲击荷载作用下具有迅速衰减落石冲击能量的功能,落石的缓冲距离小且防护性能基本不受落石冲击位置的影响。在防护网铺设位置距离道路较近的边坡、陡峭边坡中的防护网水平铺设以及二次防护等落石防护工程中,优先选用单支撑环形网。     

冲击载荷作用下隧道逃生管动力响应研究

为保证隧道塌方时施工人员有足够的逃生空间,结合具体工程,介绍了隧道逃生管设计要点,并对其在冲击荷载作用下的动力响应进行了弹塑性数值模拟。研究表明,逃生管变形随着落石尺寸的增大而增大,随着逃生管壁厚的增大而减小,随着与逃生管端部距离的增大而减小。     

被动柔性防护系统对落石冲击作用的传播效应

被动柔性防护系统遭受落石冲击作用时的波传效应对系统耗能效率存在重要影响,对此开展了能量为1 500 kJ的3跨足尺模型冲击试验,结合LS-DYNA开展了非线性动力分析,对比研究了柔性防护系统的冲击变形、特征点位移和钢丝绳拉力等结构响应沿支撑绳纵向的传播特征.进一步开展了4跨、5跨、6跨和7跨模型的冲击动力学模拟试验,研究了纵向传播距离增加对冲击响应的影响,包括支撑绳拉力、网片内力和系统冲击力随随波传距离增加的衰减率、构件耗能率和冲击历程的多阶段耗能率变化.研究结果表明:冲击跨支撑绳拉力明显高于边跨;冲击跨网片内力最大,两侧网片内力急剧衰减,呈高斯型衰减分布;随着系统跨数增加,落石冲击变形极值变化较小,但变形时程变化差异较大;内力衰减变化明显,7跨模型中,支撑绳内力衰减超过了50%,网片内力衰减了40%,冲击力衰减了14%;随着系统传播距离的增加,网片、减压环以及钢柱的耗能减少,钢丝绳和其他摩擦耗能增加,第1、2阶段耗能增大,第3阶段耗能减小.     

水中结构的动力响应分析

将海洋悬跨管道、悬浮隧道等结构简化为简支梁,将水流引起漩涡泄放产生的升力简化为简谐荷载,考虑流固耦合效应研究水中结构的动力响应.在模态分析后,根据结构的自振频率范围选定简谐荷载的强制频率范围,进行谐响应分析得到响应-频率曲线,选取适当频率进行瞬态分析,得到响应的时间历程曲线.比较分析不同长度的结构在水和空气中的响应,分析表明:同一结构在水中的各阶自振频率小于空气中的自振频率;结构在水中的响应较空气中大;当简谐荷载以结构的一、二、三阶频率激振时,结构振动的位移幅值依次减小.     

移动荷载作用下沥青路面的动力响应分析

不考虑行车动荷载对路面影响的传统沥青路面设计方法存在诸多弊端,本文运用三维有限元动力学基本方法,建立了移动荷载作用下沥青路面结构的三维仿真模型,对移动荷载作用下路面的各力学指标做了响应分析,最后比较了车速对各力学指标的影响规律,发现随着车速的提高,沥青路面的各力学指标的动态响应峰值均减小.     

轨道结构空间动力响应分析

建立了包含钢轨,轨枕,弹性垫层,道床和路基为一体的轨道结构空间分析模型。该模型将轨道的各个构件离散为不同的单元,然后组合各类单元进行整体分析,据此,开发了计算机程序ＴＤＡ。运用ＴＤＡ计算了各种算例,计算结果表明了本文计算模型及计算方法的可行性和实用性。     

钢-混凝土简支组合箱梁桥在车辆荷载作用下的动力响应及冲击系数研究

由于钢-混凝土组合箱梁桥比同跨度的混凝土梁桥要轻,因此在车辆荷载作用下,车桥动力相互作用更加明显。为了更精确地分析其动力响应及冲击系数,采用ANSYS软件建立了钢-混凝土简支组合箱梁桥的车桥有限元模型,分析了不同车辆荷载作用下简支组合箱梁桥的动力特性;根据简支梁跨中的最大动位移与最大静位移之比,计算了不同结构参数下钢-混凝土简支组合箱梁桥的冲击系数。结果表明：在常见速度范围内,车辆过桥速度对冲击系数的影响总体呈上升趋势;对于同等跨度桥梁,双轮荷载激起的桥梁最大跨中挠度和冲击系数均比单轮荷载作用时小,但前者引起的跨中最大加速度远大于后者,且这种现象随荷载过桥速度的增大而明显。说明对于质量相对较轻的公路钢-混凝土组合箱梁桥,在冲击系数的确定中应考虑较高速度下不同车辆模型的影响。     

晋蒙黄河大桥地震动力响应分析

采用三维有限元程序对晋蒙黄河大桥第一联主桥建立动力有限元模型,通过模拟实际的结构形式、场地条件及边界条件,对该联主桥进行自振特性分析,并采用反应谱法和动力时程法进行地震响应计算分析,计算结果及相关结论对相类似的桥梁结构设计具有一定的参考价值。     

组合式爆炸容器冲击载荷及其动力响应的数值模拟

采用ANSYS／LS-DYNA软件。通过容器壳体与分布载荷(流场)耦合方法，计算了椭球封头圆柱形组合式爆炸容器壳体在承受内部中心点爆炸的冲击载荷动力响应，并与实测结果对比．结果表明。反射超压由中环面向极点方向顺序加载，峰值逐渐降低，作用时间逐渐加长，在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小，而后又逐渐增加．壳体最大应变由近爆点向远爆点方向逐渐降低，在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小，而后又逐渐增加，在曲率最大处出现最大压应力．     

流固冲击载荷下加筋板非线性动力响应与敏感度分析

在考虑大变形、忽略阻尼的影响下,基于有限元软件ANSYS分析了加筋板在流固冲击载荷下的非线性瞬态响应.不仅将不同的冲击载荷形式,譬如阶跃载荷和三角形载荷,与流固冲击载荷对加筋板动力特性的影响进行了比较,还分别讨论了载荷峰值、冲击载荷持续时间、板厚、加强筋材料体积比和截面宽高比的影响,并对它们作了敏感度分析.     

基于FWD的柔性路面结构动力响应数值分析

采用动力有限元方法,计算并分析了柔性路面结构在FWD荷载作用下的动力响应特性;并探讨了各结构层间应力及其路表弯沉和相应弯沉盆参数的影响情况;为弄清柔性路面在实际动载作用下的工作状况提供了理论依据。     

柔性基层沥青路面动力响应试槽试验

根据室内试槽柔性基层沥青路面结构的重复加载试验,总结了路用电阻应变片的选择依据和黏贴工艺,对比分析了压路机压实方式对应变片存活率的影响;利用惠斯登电桥电路测试了柔性基层沥青路面的动力响应,并与数值计算进行对比。研究表明:路用电阻应变片栅长应大于80 mm,并与集料的最大公称粒径相关;电阻应变片在压路机静压的方式下有较理想的存活率,而在强振作用下却极难存活;在移动荷载作用下沥青面层底部横向应变交替出现拉、压应变,其最大值比层状弹性体系模型计算值小。     

车辆撞击下UHPC连接预制拼装桥墩动力响应及耐撞性能优化

以UHPC连接预制拼装高架桥墩为研究对象,基于LS DYNA软件对车辆撞击桥墩进行非线性有限元分析.通过UHPC试块轴压试验与落锤试验得到CSCM本构模型;并分析了不同撞击速度下预制拼装桥墩与整体现浇桥墩撞击力、变形发展规律及内力响应的异同;最后通过改变接缝钢筋直径,接缝处摩擦系数及下接缝处UHPC高度等关键参数进一步对预制拼装桥墩耐撞性能进行优化.结果 表明:撞击后预制拼装桥墩的振动周期明显比整体现浇桥墩要短;拼装柱裂缝发展由墩底杯口上端向撞击背面延伸,整体柱则是从墩底延伸;两个桥墩的墩底易出现剪切破坏,被撞击处易发生弯曲破坏,其中拼装柱墩顶可能还会发生弯曲破坏,整浇柱墩顶易出现剪切破坏,拼装柱和整体柱抗撞性能差异不大;此外提高UHPC高度,相较于接缝钢筋直径和接缝处摩擦系数,对拼装柱耐撞性能提升最为明显,桥墩损伤破坏和动力响应也明显下降,可有效提升该桥墩的耐撞性能.     

地震作用下水轮机组在水介质中的动态响应计算

水轮机在水中受地震作用而引起的地震响应属于液体－弹性体的耦合振动问题。本文中首先简介求解机组在水中的动力特性的理论背景及计算方法,接着重点讨论在考虑机组－水体系的三维液－固耦合振动影响下,水轮机组受地震作用的动力学支配方程及用时程分析法求解的解法。最后介绍结合贯流式水轮机所得出的计算成果,并将其结果与不考虑水介质影响得出的结果进行了比较。     

爆破作用下既有隧道振动特性数值分析

基于ANSYS/LS-DYNA软件,分析上方开挖爆破振动作用下既有隧道的振动特性。为了使数值模拟能够真正反映实际情况,本文采用更精确的爆炸模拟方法:利用状态方程模拟爆炸过程中压力与体积的关系,并采用ALE方法模拟炸药与被爆破结构之间的关系。数值分析结果表明:隧道拱顶处质点竖向峰值振速为水平峰值振速的1.5倍;拱脚与直墙交接处质点竖向峰值振速为水平峰值振速的0.76倍;直墙底处质点竖向峰值振速为水平峰值振速的1.1倍;峰值振速均满足爆破安全规程要求,围岩应力小于屈服强度。已有试验结果及数值计算验证了本次数值模拟结果可信。