四角点简支和中点固定矩形板在方块匀布荷载作用下的弯曲

本文用伽辽金给出的简支边矩形板在板面局部方块匀布荷载作用下的一般解答作为基本解,利用叠加法求出四角点简支板在方块匀布荷载作用下的挠度、弯矩.作为实例,讨论了正方形板四角点简支在对称荷载作用下的弯曲,制出单位匀布方块荷载作用下挠度影响系数及中央最大弯矩影响系数.取u=0.25计算结果与精确解比较,几乎一致.此外,由四角点简支板的解再用叠加法还可得到中点固定板在正对称荷载怍用下的挠度影响系数及中央最大弯矩影响系数.本文所提的方法和表格,在采用链杆法计算基础板时能得到较好地应用.详细见另文,待发表.     

点支式玻璃幕墙结构的中空及夹层玻璃设计方法研究

现行点支式玻璃幕墙规程规定,对于双层中空及夹层玻璃的位移、应力采用等效厚度法计算.通过分析,研究计算方法存在的问题,从中空及夹层玻璃板的承载特点出发,结合试验与数值计算的结果,给出了点支式中空及夹层玻璃板在垂直荷载作用下的应力、挠度的计算方法.该法简便易行,且计算结果与试验结果非常接近.     

爆炸荷载作用下RC单向简支板的优化设计

目前,对爆炸荷载作用下的钢筋混凝土(RC)结构和构件的设计主要采用控制其动力响应最大位移的方法,例如TM-5和ASCE的试算法,类似于静力作用下的极限状态设计法,虽然过程简单,却无法获得最优化的设计.由RC板的抗力-挠度(R-y)曲线分析可知,曲线下方面积代表板在爆炸荷载作用下可能吸收的能量,直接体现RC板抵抗爆炸荷载的能力.采用TM-5和ASCE推荐的单自由度体系简化RC简支单向板,选用双折线模型计算RC板的R-y曲线,分析不同配筋率的R-y曲线下方面积,面积最大时的配筋率即为该设计的最佳配筋率,改变板的几何尺寸,按上述方法分别得出不同设计方案的最佳配筋率.爆炸荷载作用下必须考虑应变率对混凝土和钢筋的应力影响和材料非线性,不能直接应用静力计算中的矩形等效原则简化计算,研究采用分层法迭代求解R-y双折线的特征值.研究成果和分析方法对爆炸荷载作用下的RC板的结构设计和加固设计具有较高的指导价值.     

不同加强筋结构平板在爆炸载荷作用下的动态响应仿真

 针对爆炸载荷作用下外层结构防护能力加强问题,对四边固定的具有不同加强筋类型的平板在爆炸冲击载荷作用下的动态响应问题进行了数值仿真研究。利用ABAQUS软件建立了4种平板的有限元模型,仿真计算了平板在爆炸载荷作用下的响应,比较分析了平板的能量分布、平板中心点处的最大挠度值及应力分布等特性。结果表明,单纯地在平板背面添加加强筋数量对于抗爆性能的提高意义不大;所设计的4类平板中,由加强筋耦合成三角形的平板抗爆性能最佳。     

分体串联装药水下爆炸对固支方板的 复合作用及其分析

为了对比分体串联与单级装药水中爆炸对目标结构的作用效能,根据弹塑性动态力学理论分析了串联装药水下爆炸作用下固支方钢板的动态响应,完成了不同装药质量比的水下爆炸冲击作用实验.结果表明,在总装药量相等条件下串联装药水下爆炸对固支方板的作用效果明显优于单级装药的作用,变形挠度最大可提高36%.实验和理论分析结果有较好的一致性.     

一种舰艇水下爆炸冲击响应的简化分析方法

针对舰船设计初期缺少水下爆炸冲击响应预估方法的问题,提出了一种将DDAM方法和Taylor平板理论相结合的舰艇水下爆炸冲击响应理论模型。该理论模型根据Taylor平板理论将船底简化为自由平板,根据DDAM方法将船体结构各层甲板简化为质量-弹簧系统以模拟各层甲板对底舱的反作用。计算得到了船体结构各层甲板冲击响应,并与缩比模型试验数据进行了对比验证。结果表明这种简化分析方法能够较好模拟舰艇舱段各层甲板在水下爆炸的冲击响应,可为舰艇设计初期的冲击环境预估提供借鉴。     

移动荷载下刚性路面响应的参数影响分析

应用三维有限元动力学的基本方法 ,结合Newmark积分方法逐步求解运动方程 ,对移动点荷载作用下温克勒地基上板的变形和应力响应进行了分析 .计算了路面的固有频率、临界速度 ,讨论了荷载速度、板参数、地基参数对最大动挠度和拉应力的影响规律 .     

水下爆炸载荷作用下气背固支方板的动态响应分析

分析了炸药水中爆炸冲击载荷作用下气背固支钢方板的动态响应过程. 通过对不同装药量和炸距下的水下爆炸冲击作用试验,使用更准确的水介质冲击载荷模型,采用改进的强化系数方形屈服线假设和刚线性硬化材料屈服模型,对固支气背薄钢方板的2种运动形态的动态响应过程进行了理论分析,得到了板的动态响应解析解并进行了典型情况下的计算. 结果表明,实验和理论计算结果有较好的一致性,验证了理论假设与分析的合理性.     

钢纤维混凝土板抗爆数值模拟

钢纤维混凝土由于其优良的强度和延性而在防护结构中被广泛应用.对四边简支的钢纤维混凝土板在爆炸荷载作用下的响应进行了数值模拟,比较分析了折合距离、板厚度对其动态响应的影响.钢纤维混凝土的本构模型采用J-H-C模型,考虑了损伤和应变率效应.从计算结果可以看出,在炸药量相同的情况下,折合距离、板厚均对板中心的位移有较大的影响.研究成果可以对防护结构的设计提供理论参考.     

理论模型计算爆炸荷载作用下简支梁动力响应

根据爆炸动力与振动力学理论采用Euler梁模型与改进的Timoshenko梁模型分别分析了简支梁的动力响应.爆炸荷载被简化为三角形荷载.爆压计算公式采用J.Henrych公式.结果表明简支梁的动力反应包含2个阶段,分别为受迫振动阶段(弹性和塑性)和自由振动阶段.建立挠度应力方程用来判断梁的屈服.通过计算分析可知,与Euler梁结果相比,有限元计算结果相对更接近于Timoshenko梁模型计算结果.这是由于修正Timoshenko梁理论中考虑了剪切惯性效应的缘故.考虑实际工程中梁支承端部的约束形式对梁受荷载作用的影响,将端部约束简化为含有弹簧与阻尼共同作用的模型,研究弹性支撑系数、弯矩抵抗系数及阻尼系数参数变化对控制位移的影响.     

接触爆炸作用下板的塑性变形分析与实验

为了研究接触爆炸作用下板的塑性变形的塑性区范围和最大塑性变形量的计算,利用能量理论处理爆炸荷载作用下的板最大变形量的计算问题,利用固体介质应力波理论分析板塑性变形范围的计算问题.推导出接触爆炸作用下线性硬化材料板的最大变形量计算式和塑性变形范围的计算式.实验验证了接触爆炸作用下板的塑性变形范围和最大塑性变形量的计算公式的可靠性.实验结果和计算分析结果比较吻合.     

静力及冲击荷载下夹层玻璃的变形性能

采用有限元法,对玻璃板厚变化的夹层玻璃在长、短期静力和冲击荷载作用下的变形性能进行模拟计算,计算结果与相关文献试验结果符合较好.进一步的计算分析表明,荷载作用类型及持续时间、支承方式和内外层玻璃板厚变化,是影响夹层玻璃整体变形性能的主要因素.夹层玻璃在爆炸荷载作用下,其弯曲刚度比静力荷载下的弯曲刚度大,框支玻璃的抗爆性能好于点支承玻璃的抗爆性能.根据模拟计算,对现行规范夹层玻璃等效厚度的计算公式进行修正,给出的夹层玻璃等效厚度计算公式适用于不同支承条件.     

地下隧道在内爆炸荷载作用下的动力响应分析

为解决内爆炸荷载作用下地下隧道的动力响应,在经典弹性理论的基础上,建立了圆柱壳在内部冲击爆炸荷载作用下的动力平衡方程,对爆炸荷载经过傅里叶展开以及对动力平衡方程的拉普拉斯变换,得到了内部冲击荷载作用下各向异性圆柱壳体动力反应问题的解析解。通过简化分析,得到了一种精度较高的简化计算方法。计算结果表明,对于圆柱壳内爆炸,挠度幅值在集中装药爆炸点的周围达到峰值;随着距该点距离的增加,挠度幅值减小,圆柱壳周围的土介质使振动产生较大幅度的衰减。计算结果可直接应用于圆柱形壳体和地铁隧道内部爆炸动力分析及地铁隧道内爆炸条件下冲击波的传播规律研究与计算。     

爆炸荷载作用下弹性薄板的动态响应

利用弹性理论和近似方法分析了四边简支弹性薄板在爆炸荷载作用下的动态响应历程.根据薄板运动微分方程和爆炸荷载的特点,从理论上求解了薄板运动各力学参量.结合量纲分析理论,对30种不同的工况进行了计算,最后建立了较合理的工程计算模型.模型拟合结果与理论计算结果吻合,可作为工程计算的参考.     

钢-混凝土组合梁考虑长期效应影响下的挠度计算与分析

钢-混凝土组合梁截面的应力和挠度会受到组合梁翼缘剪力滞效应的影响.综合考虑组合梁的剪切变形、层间滑移、剪力滞效应及混凝土的长期受力特性,利用能量变分原理推导了钢-混凝土组合梁在长期荷载作用下挠度控制微分方程.通过建立短期荷载作用下的ANSYS有限元模型(FEM)与长期荷载作用下的MIDAS FEM,提取MIDAS FEM计算结果中关于混凝土收缩变形和徐变作用下组合梁挠度数据,叠加至ANSYS FEM计算出的短期荷载作用下组合梁的挠度值,即可得到长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的总挠度值,其结果与本文理论挠度计算值吻合度良好.为了进一步分析剪力滞效应的影响,引入简支组合梁的试验算例,分析了是否考虑剪力滞效应组合梁挠度的变化情况.最后以简支组合梁为例,分析组合梁支点与跨中处混凝土板的有效宽度系数受宽跨比的影响程度,并与中国规范计算方法进行比较.结果表明：混凝土板的有效宽度系数随宽跨比的增大而减小,支点处的有效宽度相对于跨中处较小,计算值与规范值误差不超过5.12%.     

用于夹层玻璃抗爆设计的W-R法

夹层玻璃的抗爆设计有利于抵抗爆炸冲击波对人员的伤害.传统的抗爆设计p-i图法(p为超压,i为单位面积正冲量)未考虑爆炸负压段的影响,而负压段会显著影响夹层玻璃的动态响应.为此,文中采用有限元法就爆炸负压段对p-i图抗爆设计方法的影响进行了仿真,针对p-i图抗爆设计方法的不足,提出了抗爆设计的W-R法(W为炸药当量,R为爆炸距离).相比于p-i图,W-R图更具规律性和直观性,W-R公式形式更为简单,用于抗爆设计更具可行性.文中还定性分析了玻璃几何参数对夹层玻璃抗冲击性能的影响,以玻璃临界破坏为基准,得到了评估夹层玻璃抗爆性能的W-R经验公式,可为夹层玻璃抗爆设计提供指导.     

固支圆板在动爆冲击波作用下的动力响应

为研究装药运行速度对爆炸冲击波毁伤威力的影响,利用Autodyn软件对动爆冲击波作用下装甲钢圆形靶板的变形进行了数值仿真,建立了动爆冲击波作用下圆形靶板中心挠度的理论计算模型,并将仿真结果与理论计算结果进行对比.研究结果表明:装药运行速度极大地提高了沿装药速度方向爆炸冲击波的超压峰值,加快了沿装药速度方向爆炸冲击波的传播速度;建立的理论计算模型能准确计算周围固定圆形靶板在动爆冲击波作用下的中心挠度值,具有普遍适应性.      

圆支圆板在动爆冲击波作用下的动力响应

为研究装药运行速度对爆炸冲击波毁伤威力的影响,利用Autodyn软件对动爆冲击波作用下装甲钢圆形靶板的变形进行了数值仿真,建立了动爆冲击波作用下圆形靶板中心挠度的理论计算模型,并将仿真结果与理论计算结果进行对比.研究结果表明:装药运行速度极大地提高了沿装药速度方向爆炸冲击波的超压峰值,加快了沿装药速度方向爆炸冲击波的传播速度;建立的理论计算模型能准确计算周围固定圆形靶板在动爆冲击波作用下的中心挠度值,具有普遍适应性.     

滚石冲击作用下钢筋混凝土棚洞板动力学响应及冲切损伤评估研究

基于冲击动力学方法,结合修正的考虑混凝土塑性特性及永久变形的分阶段弹塑性接触理论,构建了滚石冲击荷载下钢筋混凝土棚洞板动力响应的一般解析解法,通过有限元模拟验证了方法的适用性,探讨了不同冲击位置的响应规律.依据冲击试验中钢筋混凝土板裂缝开展的分阶段特征,定义最大冲击力与冲切承载力的比值为损伤参数,作为冲切损伤程度的简化理论判据,采用3种典型冲切计算方法对其影响因素进行了参数敏感性分析.结果表明:滚石冲击钢筋混凝土棚洞板的最大冲击力与最大压痕和永久压痕呈正相关,三者均与挠度呈负相关;从靠近棚洞板边缘处到中心位置,其最大冲击力近似呈线性减小;滚石半径相对于冲击速度,以及板厚相对于混凝土强度对冲切损伤程度的影响都更大,而是否考虑纵筋销栓作用也显著影响其冲切损伤状态的评估.     

非匀速移动载荷刚性路面动力分析

 研究了变速交通荷载下的刚性路面动力。首先,刚性路面被认为是一个矩形的Pasternak地基的弹性支承阻尼正交各向异性板,这种假设,特别是对刚性的路面接头,其中一个可能会发现旋转和垂直剪切变形是十分适用的,矩形板块的边界具有提供垂直支撑和弹性转动约束的支承钢销和拉杆。其次,依据经典薄板理论,给出了平板的横向挠度满足的偏微分方程。由该微分方程,系统的自然频率和模式形状可以用两个超越方程求解。以一个谐变振幅集中载荷表示移动交通荷载,载荷沿路面具有可变的速度。路面的动态响应可以从正交性质的特征方程获得,冲击挠度的解析形式由特征方程的正交特性得到。数值算例结果表明,负载的速度和角频率影响刚性路面最大动态挠度,如果移动交通负载以临界速度行驶,路面的振幅将趋于无穷大,从而导致道路被破坏。用本文方法,通过使用叠加原理,也可以应用于多车道连续负载下的路面动力可靠性分析。