基于等效单自由度方法非均布爆炸荷载作用下单向钢筋混凝土结构的动态剪切力分析

设计钢筋混凝土结构的一个重要考虑因素是当遭受爆炸荷载作用时,确保结构具有足够的荷载承载能力,因而分析不同爆炸载荷作用下结构的动态剪切力十分重要.基于一种介绍钢筋混凝土结构动态剪切力历史的静态模型,提出了一种有效公式计算剪切单自由度方法中单向钢筋混凝土结构在非均布爆炸载荷作用下的动态剪切力,该动态剪切力为动态抗力函数和动态荷载之间的关系,基于两个相互耦合的等效SDOF系统,并且考虑可靠的材料模型和连续模型,能够同时分析弯曲和剪切模式的动态响应.     

侵彻体撞击钢筋的接触算法研究

钻地弹的侵彻规律研究成为武器开发和目标防护的重点.考虑钢筋对弹体运动的影响,本文基于弹体与钢筋作用的等效单自由度模型,建立了侵彻体和钢筋碰撞的接触算法,弹体和钢筋分别简化为钢球和固支梁,将梁构件的抗力当做弹体的阻力.将算法进行编程实现,并通过商业软件AUTODYN计算初步验证了弹-筋接触程序的合理性.     

充压壳体在爆炸冲击波作用下的毁伤特性研究

为了得到充压壳体在爆炸冲击波作用下的毁伤规律,利用LS/DYNA软件,研究了充压壳体在爆炸冲击波作用下的毁伤模式。首先,利用数值模拟对比验证了柱壳在侧向爆炸载荷作用的三种毁伤模式;然后,考察了在炸药当量不变的情况下,不同壳体内压、不同炸距对壳体中心点位移的影响。结果表明:数值模拟结果与试验结果可以很好地吻合,能够准确反映壳体的毁伤特性;当壳体内压保持不变时,壳体中心点位移随着炸距的增大而减小;并且当炸距大于某一临界距离时,壳体中心点位移存在回弹区。当炸距保持不变时,壳体中心点位移随着内压的增大而减小;并且当壳体内压大于某一临界压力时,壳体中心点位移存在回弹区。研究结果可为毁伤评估及目标防护设计等提供了一定的参考。     

泡沫铝夹芯梁结构的高温3点弯曲力学性能研究

实验研究了泡沫铝夹芯梁结构在不同温度下的3点弯曲力学性能.通过引入Gibson模型构建夹芯梁架构在3点弯曲作用下的失效模式图,并将失效模式图扩展到高温情况下,得到泡沫铝夹芯梁的初始失效模式图随温度的变化趋势.结果发现,其他因素不变,随着温度的升高,夹芯梁结构更容易发生面板屈服失效模式,芯层剪切模式涉及的范围被大大压缩.根据修正的Gibson模型预测的夹芯梁结构的极限载荷和实验结果所得极限载荷比较发现,芯层剪切模式分析结果和实验数据很好地吻合,说明泡沫铝夹芯梁的最终失效破坏主要是由于芯层剪切引起的.     

柔性导爆索在铝合金圆筒中能量输出特性实验研究

柔性导爆索（MDF）是线式爆炸分离装置的能量来源,其在圆筒结构中的能量输出特性在保护罩设计中具有重要意义.为评估柔性导爆索类小药量装药的能量输出效率,设计并开展了变形圆筒实验.将外径为2.94 mm的柔性导爆索,置于长为100 mm,内径为3.2 mm,外径分别为20.0,21.9和24.0 mm的3种铝合金圆筒中进行实验,测量了圆筒外表面的质点速度和回收试样的内外径.基于材料的全塑性变形假设,计算了铝合金圆筒在MDF内部爆炸加载下的塑性应变能,进一步计算了柔性导爆索转化为塑性应变能的能量输出效率,分别为62.3%、61.3%和60.9%.     

破片对充压壳体的毁伤特性研究

为了得到充压壳体在破片作用下的毁伤特性,利用LS-DYNA软件,针对充压壳体在破片作用下的毁伤模式与毁伤机理进行了分析。研究了在壳体内压不变情况下,破片大小、破片形状以及交会状态等因素对壳体毁伤程度的影响。获得了不同条件下的壳体毁伤特性和毁伤规律,以及破片大小、破片形状和交会状态的选取标准,所得到的结果可为反导战斗部的结构设计及引战配合提供技术支撑。     

冲击作用下混凝土中应力波传播规律的数值模拟

建立了混凝土中应力波传播的统一经验表达式.采用混凝土JH本构模型对冲击作用下混凝土中应力波的一维、轴对称和球对称传播过程分别进行数值模拟,并通过混凝土中一维应力波传播实验对数值计算结果的可靠性进行验证.数值模拟研究表明：由于材料耗散和几何衰减的共同作用,混凝土中应力波在传播过程中峰值迅速衰减,应力波峰值小于混凝土抗压强度后,应力波峰值的进一步衰减主要是几何衰减的作用结果;所建立的经验表达式可以较好地描述混凝土中应力波传播规律,对于所选用的混凝土,应力波在其内部传播时的衰减系数为0.095 13.     

组合式铝蜂窝低速冲击响应特性实验研究

以组合式铝蜂窝为研究对象,通过改进SHPB系统,利用激光光通量位移计和PVDF压电薄膜测试技术,得到了铝蜂窝结构大应变低速压缩应力应变曲线;结合高速摄影分析了组合式铝蜂窝结构在低速撞击条件下的变形响应方式和吸能特性过程.结果表明,组合式蜂窝结构动态吸能可分为蜂窝嵌入过程和结构共同压溃两个阶段,对于厚度相同的两级组合式铝蜂窝结构这两个阶段的转换变形应变约为0.5,嵌入阶段所吸收的能量占总吸能比约为25%;组合蜂窝结构的吸能效率曲线存在两个相当的峰值,约为40%.与准静态结果对比,动态加载条件下,组合式蜂窝结构吸能效果更好.      

HTRB700钢筋材料性能试验

研究表明,提高钢筋的强度将有效提高构件承载力、降低钢筋用量、减小施工难度.目前国外研制并应用于实际工程的高性能钢筋的屈服强度为400–900 MPa.我国研制的高强钢筋的屈服强度已达700 MPa.钢筋是应变率敏感材料,抗震结构以及抗爆结构在设计时均需考虑钢筋的应变率效应.为研究HTRB700钢筋的应变率效应,本文对HRB400和HTRB700钢筋材料的性能进行了试验测试,分别研究了其性能机理和应变率效应.其中,应变率效应试验的应变率范围为2.5×10^-4–100 s^-1.对应变率效应试验结果进行了拟合分析,给出了计算公式,为推广HTRB700新型高强度高塑性钢筋在抗震和抗爆结构中的应用提供参考.     

应用SHPB试验对活性粉末混凝土动力性能的研究

采用Hopkinson压杆对活性粉末混凝土动力性能进行了研究.分别对有约束和无约束的素活性粉末混凝土、掺聚丙烯纤维和钢纤维的活性粉末混凝土在静载和不同动载速率下进行试验,得到不同应变率下试件的动态压缩强度、动力增长系数及应力应变过程曲线.