装药内爆炸下混凝土损伤特性研究

为完善炸药混凝土内爆炸理论、提高其做功能力,该文建立混凝土内部炸药爆炸模型.在混凝土内爆过程中及冲击载荷下,对TNT炸药及PBX类炸药对混凝土的毁伤破坏效应,利用混凝土动力学损伤破坏模型和光滑粒子动力学方法进行数值研究.该文定量地给出了混凝土内爆炸损伤的类型为抛掷内爆炸和松动内爆炸.数值分析了混凝土介质的运动特性,确定了混凝土内爆炸的最佳条件.在掩埋情况下,炸药埋深0.45H时,内爆效果较好.     

基于纤维模型的型钢混凝土柱精细化建模分析

为研究型钢混凝土框架柱在反复荷载作用下的效应,采用开源的有限元分析软件OpenSEES,建立起基于纤维模型的型钢混凝土柱精细化模型,通过定义不同单轴材料本构模型的纤维来模拟其各自不同的应力—应变关系,结合非线性梁柱单元,形成完整的型钢混凝土柱模拟技术.并采用此模型对低周反复荷载作用下4个不同截面形式的型钢混凝土柱进行了滞回性能的全过程数值模拟.研究结果表明:此型钢混凝土柱精细化模型的数值模拟结果与试验结果吻合较好,所建立的型钢混凝土柱模型的OpenSEES数值模拟技术是合理、可行的,适用于基于纤维模型的型钢混凝土柱有限元数值模拟和受力性能的深入研究.     

战斗部侧弦攻击舰船内爆毁伤能力评估

建立了舰船内爆毁伤的静爆试验方法,并基于该方法建立了数值模型。通过实验分析与数值模拟,获取了战斗部内爆产生的冲击波超压和破片毁伤参数,分析了冲击波超压对主、临舱室人员的毁伤情况及破片的主要毁伤范围,为战斗部对相同舰船目标的毁伤威力及毁伤评估提供参考依据。     

基于改进随机骨料模型的混凝土细观断裂模拟

为了更好地研究混凝土的力学性能和破坏机理,该文在已有细观力学模型的基础上,发展了高效的骨料投放方法及单元筛分准则.基于连续介质力学的方法,采用弹性损伤本构关系描述混凝土细观各相材料力学行为,建立了随机骨料数值模型及相应的细观单元参数选取方法.以多组不同骨料分布的Petersson三点弯曲梁为例,分析和探讨了混凝土的破坏机理.结果表明,该数值模型能较好地模拟混凝土I型断裂拉伸破坏全过程,与试验结果表现出良好的一致性.     

钢管再生混凝土受弯构件有限元分析

目的建立再生混凝土塑性损伤模型,对已有试验进行模拟,以验证其本构关系及有限元分析的正确性.方法通过有限元软件ABAQUS建立模型,对三组圆钢管再生混凝土和三组方钢管再生混凝土梁进行有限元分析,研究不同取代率下钢管混凝土梁的受力特性.结果不同再生混凝土取代率对方钢管受弯构件影响较大,而对圆钢管构件影响较小.圆钢管再生混凝土构件受力特性和普通混凝土构件差异不大,故在不同取代率下的计算方法可同普通圆钢管混凝土一样,而对于方钢管再生混凝土则需要根据混凝土约束系数进行修正.结论模拟所得梁跨中弯矩-应变曲线和试验结果吻合较好,证明了模型的正确性.     

混凝土细观破裂过程的三维数值模拟及CT验证

应用 "被占领区域剔除"的思想,对原有的混凝土骨料三维随机分布的数值模型进行改进,提出了一种新的混凝土骨料三维随机分布数值模型建立的方法,并基于弹性损伤本构关系,采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化,用弹性模量的折减程度来反映混凝土试件在加载过程中的损伤程度.对混凝土圆柱体试件进行了数值模拟计算,并依据混凝土破坏过程图比较了数值模拟的破坏过程与CT试验结果,发现试件破坏时裂纹的萌生、扩展过程与CT观测到的过程具有相似性,表明该模型较好地模拟了混凝土的不均匀性与各向异性,证明建立该模型的方法是可行的.     

内爆条件下建筑物等效载荷研究

为简化建筑物抗内爆设计与评估过程,采用流体动力学计算方法,研究了封闭房间中心内爆条件下建筑构件表面的超压载荷分布特性;并考虑泄爆面积对超压载荷特性的影响,将内爆载荷等效为构件表面的双三角均布脉冲载荷,提出了等效载荷的近似计算方法.根据量纲分析以及典型房间在不同TNT当量内爆条件下的数值计算,得到了典型房间中心内爆炸等效载荷的经验公式.通过与内爆工况下结构动力响应计算结果的比较验证了该方法的有效性.      

混凝土堆石坝面板变形特性的有限元数值模拟

根据蒲石河凝土面板堆石坝的实际情况建立三维简化模型,运用大型有限元计算分析软件ANSYS进行三维非线性有限元计算,分析了面板堆石坝的应力应变特点.模拟了在不同蓄水位条件下,混凝土面板垂直缝和周边缝的变形过程.建立了混凝土面板和堆石体之间、混凝土面板与面板之间、混凝土面板与趾板之间的接触模型,采用ANSYS提供的接触单元模拟.数值模拟结果表明:在靠近河谷附近,垂直缝为闭合状态;在靠近岸坡附近,垂直缝为张开状态,其最大开度为2 mm,周边缝在河谷附近开度最大,往两岸逐渐减小,最大开度为17.9 mm.有限元数值模拟结果为堆石体施工期变形预留和周边缝、垂直缝的接缝材料选取提供了理论依据.     

主梁截面温度场数值模拟的太阳辐射计算方法

为提出适用于中国不同地域的桥梁混凝土主梁截面温度场数值模拟的太阳辐射计算方法,实地采集中国4座城市的逐时太阳辐射,与不同数值方法的计算值进行对比。建立中国12座桥梁的混凝土主梁截面有限元模型。结果表明:采用间接法计算的逐时太阳辐射与实测值吻合较好,但计算过程较为复杂,且可能出现太阳散射辐射为负数的情况;直接法中,采用美国ASHRAE方法和北京ASHRAE方法计算的逐时太阳辐射与实测值误差较大;采用H-L方法计算逐时太阳辐射建立有限元模型得到混凝土主梁截面温度计算值与实测值吻合良好。建议选用H-L方法为太阳辐射计算方法,开展位于中国不同地域的桥梁混凝土主梁截面温度场数值模拟研究。     

冷却塔混凝土粗糙度对平均风压系数的影响

采用CFD方法研究全尺寸双曲冷却塔表面混凝土粗糙度对风压系数的影响.在规范规定的粗糙度范围内,分别对表面混凝土光滑以及表面混凝土有不同粗糙度高度的冷却塔全尺寸模型进行了数值模拟.将不同工况下的风压系数计算值与以往文献的风洞试验和现场实测数据进行了比较.研究结果表明:冷却塔全尺寸CFD模拟虽然解决了雷诺数相似问题,但纯粹...     

地下等截面交叉洞室扩建衬砌拆除及支护方法

为确保存在应力集中交叉口区域、衬砌老旧失效且为素砼结构的地下深埋废弃洞室改造扩建数据中心之后继续稳定服役，依托贵阳市地下某等截面交叉洞室改扩建数据中心工程，通过有限元数值模拟、现场监测的方法研究不同衬砌拆除方案、不同支护体系施工的围岩位移、应力以及主钢拱架变形受力特征。结果表明:首先开挖三角交叉区域衬砌，再以三角区为界，左右对称拆除衬砌的素砼衬砌拆除方案对围岩影响最小；Y型主拱架的整体竖向位移以及内力均为最小，但拱架整体有向右侧偏移的趋势；结合上述结论，提出了一种“三角交叉区开挖，Y型主拱架先行，左右对称拆除，随拆随支接搭拱架”的衬砌拆除+支护一体化施工控制方法；数值模拟与现场监测变形趋势一致，斜长拱架拱脚钢拱架应变、围岩压力、混凝土应变最大，但皆满足工程支护要求。可见该方法满足数据中心的服役要求。     

基于框架结构建筑物的拆除爆破模拟分析

采用有限单元法与多刚体动力学数值仿真方法相结合的仿真技术,对框架结构建筑物拆除爆破进行了模拟分析.该仿真技术可对结构的失稳、解体、倒塌运动过程、堆积范围等问题进行预测或再现,有助于提高拆除爆破设计方案的安全性和可靠性.     

型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架恢复力模型特性研究

采用梁柱纤维模型对型钢混凝土梁-角钢混凝土柱组合框架滞回全过程开展数值仿真研究,并与试验结果对比. 在大量参数分析的基础上,探讨了此类组合框架滞回曲线特点,建立了单层单跨组合框架的荷载-位移恢复力模型,该模型可综合考虑轴压比和预应力度等的影响,能对此类组合框架在水平荷载作用下的滞回性能进行预测,其结果与试验及数值仿真结果一致. 相关研究可为简化结构弹塑性动力分析提供参考.      

活性药型罩聚能装药作用混凝土靶毁伤效应

采用数值模拟和地面静爆实验相结合的方法,对活性药型罩聚能装药作用混凝土靶毁伤效应问题进行了研究.在Autodyn数值模拟中,活性药型罩爆炸驱动形成射流及侵彻混凝土靶过程采用二维欧拉算法,活性射流侵入混凝土内爆破过程采用三维SPH算法,活性射流冲击反应由Powder Burn模型描述,通过算法转换实现分步连续数值模拟.数值模拟结果表明,与金属射流相比,活性射流终点效应受炸高的影响更敏感,在约为1.0倍装药直径炸高下,活性射流可显著发挥侵爆联合毁伤优势,有效爆破深度约为6.5倍装药直径,当炸高超过2.0倍装药直径后,侵爆毁伤效应显著减弱.进一步与地面静爆实验结果相比,两者基本相吻合,验证了数值模拟的有效性.      

钢筋混凝土杆件轴向预埋孔绿色拆除爆破技术

为了克服钢筋混凝土杆件拆除爆破钻孔难、成本高、环境影响大的缺点,提出绿色拆除爆破新概念、引入全寿命设计理念并采取在杆件设计施工时就预埋炮孔的技术手段。针对已有垂直轴向预埋炮孔拆除爆破技术耗材多和操作复杂的问题,提出了轴向预埋炮孔拆除爆破专利技术方案;并从预埋管对杆件力学性能的影响角度分析了该方案的可行性。最后以钢筋混凝土基坑支撑梁拆除爆破为例,对比分析了本方案与垂直轴向预埋炮孔拆除爆破方案的动力响应、可靠性、安全性、成本和施工难度,结果表明轴向预埋孔拆除爆破技术方案具备明显优势。     

不同功率微波照射下钢筋混凝土粘结滑移试验分析

近年来,微波辅助机械拆除钢筋混凝土对于城市混凝土结构的拆除具有重要意义。为了探讨微波辅助机械拆除钢筋混凝土的断裂过程,采用钢筋混凝土的拉拔试验评价了不同微波功率下钢筋混凝土的粘结滑移曲线。在不同功率微波辐射下,分析了钢筋混凝土的破坏模式,钢筋与混凝土的粘结强度和粘结刚度。结果表明:①随着微波功率的增加,钢筋与混凝土温度应力差会导致两者之间机械咬合齿抗剪强度的降低;②对4种功率微波照射后钢筋混凝土拉拔试验粘结滑移曲线进行分析,认为整个拟合曲线均可由初始滑移段、滑移段、下降段和残余段4段组成;③随着微波功率提高,对应的粘结强度降低。5 000 W功率微波照射条件下粘结强度降低幅度相比3 000 W时并不显著,故认为采用3 000 W功率微波照射具有更好的能效比。     

耗能腋撑对钢筋混凝土框架抗震加固性能分析

为了减小强烈地震作用下钢筋混凝土框架梁柱节点的损伤破坏,在不影响建筑使用空间的前提下,提出在梁柱节点区附近设置耗能腋撑,改善框架结构的抗震性能.以一榀普通单层钢筋混凝土框架结构为研究对象,耗能腋撑采用防屈曲支撑,对框架结构进行低周反复数值模拟试验研究,并变化耗能腋撑布置方式,研究耗能腋撑对框架抗震性能影响.计算结果表明,带耗能腋撑框架滞回曲线饱满,框架结构的强度与刚度退化得到减缓,延性系数提高了53%;随着耗能腋撑与梁端距离或夹角的增大,框架结构的初始刚度与承载力均得到提高,两者分别提高了48%和39%,其延性系数最大可达到8.66;而耗能腋撑与梁的夹角对框架结构的刚度退化系数影响并不显著.耗能腋撑有效地改善了钢筋混凝土框架的抗震性能.     

内,外破裂的特性研究及数值模拟分析

运用气－液两相流理论及改进的计算流体力学ＳＩＭＰＬＥ方法，将已有的内破裂数值模拟及计算模型扩展到内、外破裂的数值模拟分析，并对广泛的内、外破裂压力的组合进行了模拟分析，从而拓展了预报的范围。     

高层钢结构施工过程时变模型理论与跟踪监测

针对混凝土的时变变形对钢管混凝土组合结构施工过程中结构受力的影响,基于CEB-FIP中的混凝土时变模型,提出了对钢管混凝土组合高层框架结构进行施工过程计算的时变模型,以考虑结构的施工顺序和诸如混凝土的收缩、徐变等时变效应的影响以反映此类结构的真实特性.通过某21层钢混组合高层框架结构的数值模拟与现场监测结果的对比表明:提出的分析模型能够真实反映结构复杂的施工过程及材料时变特征和结构几何非线性对结构性能的影响,数值模拟结果表明混凝土收缩和徐变引起的结构变形在高层结构设计中不容忽视.     

框架桥温度裂缝分析及开裂隐患

针对混凝土浇筑初期框架桥温度裂缝产生的问题,结合现场试验及有限元模拟,根据朱伯芳提出的混凝土水化热升温公式,及麦家煊提出的混凝土简谐温度场计算,探究了框架桥混凝土升温初期,腹板外、中、内侧温度变化;发现由于框架桥内外侧养护环境不同,腹板温度峰值向内偏移,造成内侧膨胀外侧收缩,其结果表现为内侧裂缝增多;腹板升温区间变化,内侧延长,外侧提前;同时分析了应力状态条件下混凝土层面可能出现的开裂隐患,为类似工程提供相应的模拟依据,以达到减小温度裂缝的根本目的。