侧向撞击荷载作用下方套方形钢管混凝土叠合柱动力响应的数值研究

为研究方套方形钢管混凝土叠合柱在侧向撞击荷载作用下的动力响应,本文基于有限元软件ABAQUS,建立了方套方形钢管混凝土叠合柱撞击模型,并通过已有的试验数据验证了模型的可靠性。在此基础上,利用该模型分析在侧向撞击荷载作用下方套方形钢管混凝土叠合柱的撞击力响应和动力变形。结果表明：（1）叠合柱在撞击荷载作用下的破坏模式主要包括撞击点位损伤型、叠合柱损伤型、撞击点位破坏型;（2）跨中位移随着撞击速度、撞击质量增大而增大,随着叠合柱自身刚度增加而减小,撞击力峰值、撞击力平台值受各参数影响各有不同的规律;（3）跨中位移和残余位移受撞击体的影响比自身材料和刚度的影响更加明显。研究结果可为该类结构的抗撞性能研究提供参考。     

悬臂梁端部受质量块撞击的弹塑性动力响应数值解

针对Parkes梁问题,基于LS-DYNA的Lagrange六面体常应力积分单元的数值模拟结果,利用连续介质力学基本原理建立了获得截面弯矩、剪力等特征量的方法,研究了截面弯矩分布发展规律并讨论了撞击过程、黏塑性对悬臂梁瞬态动力响应结果的影响,计算结果与Parkes理论解和Reid等的数值解定性一致. 结果表明,在弹塑性弯曲波作用早期,由于高速撞击产生的动力响应明显强于施加单元初速度的响应,后者的做法对于结构抗动载设计而言更为危险.     

柔性动边界梁在横向撞击下的动力响应

研究特定约束条件下梁受横向撞击的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特征,也就是具有柔性动边界.建立了具有动边界梁的力学模型,综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况.根据撞击局部区域的接触力—嵌入深度关系式,利用拉格朗日方法建立了横向撞击下柔性动边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同撞击条件下撞击力、横向位移的对比分析,说明了柔性支承对结构动力响应的影响.结果表明,低速撞击条件下,柔性支承对撞击力的影响较小,但对结构位移响应的影响较显著,并且弹性支承会使梁受撞击后的变形过程与简支梁相比增加一个变形阶段. 受横向撞击的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特征,也就是具有柔性动边界.建立了具有动边界梁的力学模型,综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况.根据撞击局部区域的接触力一嵌入深度关系式,利用拉格朗日方法建立了横向撞击下柔性动边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同撞击条件下撞击力、横向位移的对比分析,说明了柔性支承对结构动力响应的影响.结果表明,低速撞击条件下,柔性支承对撞击力的影响较小,但对结构位移响应的影响较显著,并且弹性支承会使梁受撞击后的变形过程与简支梁相比 加一个     

船舶撞击靠船墩结构的瞬态动力分析

为了解靠船墩结构在船舶撞击作用下的动力响应,以江苏某船闸靠船墩结构为例,采用大型有限元分析软件ABAQUS中的Explicit模块,建立了船舶、靠船墩及地基土的三维有限元模型,对船舶撞击靠船墩过程进行瞬态动力分析,得到了高、低水位两种不同工况下撞击力的时程曲线和靠船墩的应力位移等结果。研究结果表明,在两种水位工况条件下,船舶撞击靠船墩时最大压应力均位于船舶与靠船墩接触面上,在靠船墩底板及墩身背水面均产生拉应力,且底板前齿的拉应力较大;在低水位工况下,靠船墩应力大于高水位工况,靠船墩受力更为不利。     

基于动力有限元的路基动力响应数值模拟分析

为了研究路基动力响应特性,本文基于动力有限元原理,采用考虑Rayleigh阻尼的空间三维非均质线弹性体系作为结构模型,通过Newmark法求解在FWD脉冲荷载作用下结构的动力响应,并用Fortran90语言编制了相应的正演计算程序,并与实测数据及大型有限元程序计算结果进行了对比与分析,结果表明:该程序计算结果与实际结果...     

架空输电铁塔动力风响应的数值模拟

运用有限元数值方法分析了两跨三基架空输电线路的顺风向动力响应.中间铁塔由空间梁单元进行模拟，两端的铁塔通过动力等效简化为梁模型。假设悬垂架空线节点具有空间三个方向平移特征，并引入了几何非线性的影响。在考虑各节点风力空间相关的条件下，利用Karman 风速功率谱对节点风力进行了数值模拟。研究表明，在分析架空输电铁塔风载条件的动力响应时，应该考虑架空线的动力响应特性的影响。提出的计算方法为进一步研究输电线路结构 的安全性与可靠性提供了基础。     

软岩隧道动力响应模型试验与数值分析

为探究冲击荷载和爆炸荷载作用下隧道变形行为特征,提出了一种模型试验与数值模拟相结合的方法来分析不同动态荷载条件下隧道的损伤行为和模式。以海螺沟隧道为研究对象,采用模型试验和数值模拟相结合的方式,首先对缩尺物理隧道模型进行冲击测试,接着对隧道模型进行数值分析并完成验证,然后对比了小比例隧道模型和原型模型在冲击荷载下的隧道变形结果,最后分析了爆破荷载对原型隧道变形的影响。研究结果表明：本研究提出方法能够真实反映实际冲击荷载对隧道变形的影响;缩尺隧道模型的数值分析结果与试验结果较为吻合;在冲击荷载作用下,原型隧道顶部的约为缩尺物理模型的10倍;原型隧道数值模型在冲击荷载作用下顶部变形量与500 kg TNT爆破荷载造成的变形较为一致,利用冲击荷载可有效模拟爆破载荷对隧道拱顶的损伤情况;增大覆盖深度和减小冲击荷载是避免隧道造成重大损伤的有效举措。本研究的成果克服了地表爆破时现场测试的困难,为分析隧道在不同动态荷载作用下的破坏行为和模式提供一种低成本、安全可靠的测试方法,为优化爆破荷载的隧道安全、经济的设计提供技术支撑。     

双钢板混凝土组合板在撞击荷载下的动力响应

为研究双钢板混凝土组合(SC)板的抗撞性能,本文采用ABAQUS建立了SC板在落锤撞击下的有限元模型,并通过已有SC板落锤撞击试验结果验证了数值模型的准确性.基于此,重点研究了构件钢板含钢率、撞击高度、材料强度、边界条件与撞击物形状等参数对该类构件动力响应的影响;最后利用简化能量守恒法计算了SC板跨中最大挠度.结果表明:在本研究参数分析范围内,钢板含钢率、撞击高度、撞击物形状与边界条件对该类构件动力响应影响较大,且当钢板含钢率大于4%时影响更加明显.建议的简化能量守恒法可有效预测SC板在撞击荷载作用下的跨中最大挠度.     

地震激励下海底悬跨管道动力响应的数值分析

为开展地震激励下海底悬跨管道的动力响应分析,考虑海流-地震荷载耦合作用建立修正的Morison方程并推导管道运动方程,建立多点地震输入非线性数值分析模型,动力响应分析结果与已有海底管道的水下模型试验结果吻合较好.在此基础上探讨管道悬跨长度、悬跨高度、管道内有无液体和多点地震输入等因素对管道动力响应的影响.结果表明:管道悬跨长度、悬跨高度是影响管道动力响应的主要因素;悬跨长度每增加1倍,应力会增加37.1%;悬跨高度增加1倍,应力增加21.8%;多点输入工况下应力增加38.7%;满水管道应变平均增加27.1%.     

对称撞击下钢筋混凝土框架结构的非线性响应

对钢筋混凝土框架结构在集中对称撞击荷载作用下的非线性动力响应进行理论分析． 分析中考虑了落锤初始撞击速度及梁柱线刚度比的影响,并通过非线性有限元分析得到撞击力随时间变化的规律、结构的位移响应和最终变形,确定了结构塑性变形的特性及耗能情况． 通过分析计算结果,提出估算框架结构受撞击处最终变形的简化分析模型,进行了简化计算结果与有限元分析结果的对比,发现: 相对于梁柱线刚度比,初始撞击速度对结构撞击响应的影响较大; 框架结构的塑性变形主要集中在框架梁两端及跨中,且框架梁的塑性变形随着初始撞击速度的提高明显增大; 框架柱有对称向外的水平位移,塑性变形相对较小．     

松质骨拉伸破坏细观分析

在对松质骨力学性能实验及拉伸扫描电镜观察实验的基础上,从细观的角度探讨松质骨的变和破坏现象。在此基础上,运用细观力学模型对松质骨压缩及拉伸的力学行为进行了分析,得出了弹性模量与相对密度的关系,与实验结果基本吻合。     

松质骨孔隙率的二维光电检测

采用二维光电检测方法研究松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。新鲜猪胫骨后肢松质骨制备成36张切片并均分成两组：一组为沿胫骨轴向的横切切片,另一组为垂真于胫骨轴向的纵切切片。经光镜观察和图像分析,计算出每张松质骨切片表面的总面积、骨基质的面积、孔隙的面积及该松质骨切片的孔隙率。测试结果表明：松质骨孔隙率在轴向沿靠近密质骨的方向逐渐减小,在垂直于胫骨轴向方向基本不变;松质骨可看作是横观各向同性材料;如果切片数据足够多,采用二维光电检测方法,能较为准确地测试出松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。     

松质骨粘弹性的数值分析

引入基于连续介质力学框架基础之上的现代两相多孔介质模型来描述松质骨的力学行为,对松质骨在给定恒应力和变形下的蠕变和应力松驰等与时间相关的是性行为进行了研究,彩和Laplace变换技术,得到了松质骨蠕变和应力松驰的解析结果,研究表明,由于松质骨中流体组分的扩散和流动,松质骨呈现着一种强烈的表观粘弹性行为以能量耗散性质。     

松质骨动电响应分析

通过对松质骨结构特征和力学行为的实验观察 ,引入基于混合物理论的现代两相多孔介质弹性模型和动电效应模型来描述松质骨固体骨质变形、孔间骨髓流动以及骨内流动电位间的耦合效应 .采用 Laplace变换技术得到了松质骨围限压缩下流动电位分布的解析结果 .结果表明 ,由于在外界作用下松质骨骨小梁结构产生变形 ,引起孔间骨髓流动 ,从而使带电粒子在孔隙间运动 ,引起流动电位 .     

RC梁冲击破坏机理试验研究与残余变形预测方法探讨

进行了3根剪跨比为3.58钢筋混凝土梁的落锤冲击试验和1个静力对比试验,重点研究钢筋混凝土梁在冲击荷载作用下的破坏机理和冲击能量对钢筋混凝土梁残余变形的影响规律.试验结果表明,在静力下发生弯曲破坏的梁在低速冲击下的裂缝形态以弯曲裂缝、弯剪裂缝为主,在高速冲击荷载作用下以腹剪裂缝为主.试验测试了冲击力、支座反力、跨中位移和跨中纵筋应变等动态时程曲线,通过分析其动态时程曲线结果,获得了钢筋混凝土梁的冲击破坏机理,即冲击作用下梁的破坏过程分为局部响应阶段和整体响应阶段.同时,还统计了国内外相关文献冲击试验结果,通过比较分析钢筋混凝土残余变形-冲击能量关系实验数据,探讨了冲击荷载作用下钢筋混凝土梁残余变形的经验公式的适用性和存在的问题.     

基于运动力学的头部碰撞问题物质点法模拟研究

为了探究人体头部碰撞动态响应问题,基于运动生物力学,采用新近兴起的物质点法,构建三种不同类型的模型,运用铅柱撞击头部的形式为人体头部施加冲击力,探究不同边界条件以及人体头部肌肉对于动态响应的影响。研究发现:头部肌肉可以扩大头部的受力面积,减小单位面积的受力强度,通过肌肉本身的应变有效地缓释冲击力,降低冲击力对于头部的直接伤害;但是,肩部的运动对于头部的影响较小,肩部对于头部主要起固定作用,并无法缓释冲击力。     

墩顶水平冲击作用后钢筋混凝土桥墩剩余承载力研究

采用凸形盖梁的城市高架桥在地震作用下,桥梁上、下部结构之间的异相位振动可能会导致主梁与盖梁之间的撞击。为研究钢筋混凝土(RC)桥墩在震致墩顶水平冲击作用下的动力行为及其剩余承载力,设计2个桥墩模型分别进行冲击试验和拟静力试验。此外,基于ANSYS/LS-DYNA软件对冲击试验和拟静力试验进行有限元仿真,探讨冲击质量和速度、桥墩轴压比、截面宽度和配筋率等参数对单次冲击后桥墩剩余承载力的影响。考虑到震致撞击可能是连续多次的,进一步考虑损伤的累积作用,分析桥墩在连续冲击后剩余承载力变化情况。研究结果表明：由于构件的振动,在1次冲击过程中,冲击锤与桥墩之间会出现多次接触和分离;单次冲击时,桥墩剩余承载力随冲击质量和速度增大而减小,随桥墩截面宽度和配筋率的增加而增大;多次连续冲击时,桥墩剩余承载力随累积冲击动能增加而减小,在所考虑的加载模式下,冲击后桥墩承载力降低19%~32%。     

放射式冲击波在松质骨中传播的流固耦合模拟

为探究放射式冲击波在多孔结构的松质骨及孔隙流体中的传播规律,建立了基于CT图像三维重建和不同骨体积分数的基于Voronoi设计的松质骨模型,以及放射式冲击波装置、软组织层、皮质骨和骨髓流体,应用有限元流固耦合方法进行显示动力学仿真分析. 结果表明：该模型能够模拟放射式冲击波穿透软组织层在松质骨及孔隙流体中的传播特性. 靠近皮质骨的松质骨区域受力明显,孔隙流体中也存在压力和流速变化. 提高冲击波驱动压力和减小松质骨的骨体积分数,都会使骨小梁所承受的压力和有效应力增大,孔隙流体的受力和流速也随之增大. 该结果为放射式冲击波对骨科疾病的有限元模拟提供了一种思路和方法,同时也为体外冲击波对骨科疾病的治疗提供了重要参考.     

三跨缩比护栏系统冲击动力响应的有限元分析

建立了三跨缩比波形梁护栏系统受冲击荷载作用的有限元模型,运用LS-DY-NA3D有限元分析程序对护栏系统的冲击动力响应进行了有限元分析,得到了护栏系统各部件的瞬态变形过程,包括波形梁的弯曲、防阻块的挤压以及立柱的扭转和弯曲;给出了加载头冲击加速度初始急剧增长而后衰减到零的过程和速度逐渐降低直到反向的变化过程;分析了撞击过程中护栏系统的能量吸收特性,发现加载头的冲击能量主要转化为护栏系统各部分的内能和加载头的剩余动能,吸收能量的主要部件是防阻块和波形梁,将分析结果与实验结果进行对比,二者吻合很好,表明了模型的有效性。     

响应面法优化桐粕残油的超声波辅助提取工艺

【目的】优化超声波辅助提取冷压榨桐粕中残余桐油的工艺条件。【方法】采用响应面法即中心组合(Boxbehnken)实验设计,建立超声波辅助提取残油的二次多项数学模型,并分析液固比、提取温度、提取时间和超声功率等4个主要因素对残油得率的影响成分。【结果】响应面法统计分析预测的超声波辅助低温提取残油的较佳工艺条件为提取时间24.77min,提取温度37.18℃,超声功率159.66 W,液固比(mL/g)3∶1,预测残油得率为6.30%,验证实验显示在较佳条件下残油得率为(6.45±0.2)%;色谱分析结果显示,超声波辅助提取的桐油与传统溶剂提取成分一致。【结论】响应面法实验设计统计分析能有效预测超声波辅助提取残余油脂的较佳工艺条件,也进一步证明超声波辅助法提取的桐油品质良好。