爆炸荷载作用下建筑玻璃的破碎分析

采用传统的基于侵蚀算法的单元删除法模拟玻璃裂纹的生成时,由于单元删除造成的质量损失及能量不守恒,体系的控制方程不再成立,导致数值模拟结果准确性不高.为此,基于有限元显式动力分析软件LS-DYNA,提出了模拟爆炸荷载作用下玻璃裂纹产生的节点分离法,可避免单元的删除,保证体系的控制方程成立.分别采用节点分离法与单元删除法对某现场爆炸试验中玻璃板的破碎进行数值模拟,对比模拟结果发现,节点分离法得到的碎片最大抛射速度、最远抛射距离以及玻璃破碎形态与试验吻合得更好,从而验证了节点分离法的准确性.此外,采用统计学方法对两种方法下数值模拟结果的玻璃碎片尺寸分布、抛射速度分布以及抛射距离分布进行了详细统计.结果表明:两种方法下,随着爆炸比例距离的减小,生成的小碎片越多,抛射速度越大,抛射距离越远;节点分离法在模拟玻璃小尺寸碎片方面更具优越性.     

弹性聚合物和碳纤维布加固的砌体墙抗爆性能的数值分析

为研究砌体墙在爆炸荷载下的响应机理,建立了墙体的有效分析模型,并采用有限元分析软件LS-DYNA对砌体墙在爆炸荷载作用下的变形与破坏模式进行数值模拟。计算得到未加固和弹性聚合物加固墙体的整体变形与破坏模式、跨中位移与速度等的数值模拟结果与试验数据基本一致。给出了弹性聚合物和碳纤维布CFRP(carbon fiber rein forced plastic)材料加固效果的比较,并指出采用这2种材料加固的墙体均具有较好的抗爆性能,碳纤维布材料加固的效果要好于弹性聚合物材料。     

爆炸载荷下砌体墙破坏过程模拟研究

为分析爆炸案件现场中砌体墙破坏的破坏过程及影响因素,采用AUTODYN程序对砌体墙在爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值模拟,得到了砌体墙表面的载荷分布以及爆炸破坏形成炸洞的变化规律.计算结果表明,砌体墙在爆炸载荷下会形成炸洞;药量越大,炸洞尺寸也增大,但随着药量的继续增加,炸洞尺寸增大的速度变慢.     

卧罐爆炸初始和二次碎片的特征及对立罐前壁和球罐支柱的危害性

卧罐爆炸产生的碎片具有很强的破坏性,可能导致相邻储罐的破坏,进而引发多米诺效应.因此,研究储罐爆炸产生的初始及二次碎片是非常重要的.将碎片分为爆炸罐体自身和储罐附件在内的初始碎片以及爆炸荷载作用下周边设施破碎所形成的二次碎片,针对初始及二次碎片的数量、质量以及抛射速度建立概率分布模型,利用LS-DYNA软件对初始与二次...     

基于等截面摩擦管流和自由流阻力的气力输运计算模型

冰雹连续抛射装置中使用压缩空气输运冰雹颗粒,为研究冰雹抛射运动规律,通过建立对应的气力输运计算模型,研究了冰雹抛射速度规律,分析计算结果指导冰雹抛射装置设计。将压缩空气在系统中的流动简化为流体网络。针对等截面摩擦管流,其抛射压力一定即边界条件一定,应用Runge-Kutta法求解该初值问题,获取抛射管沿程的总压、静压等参数分布。使用颗粒自由流阻力模型对颗粒在抛射管内的受力进行分析,从而得到其运动过程及最终抛射速度。对影响抛射速度的关键因素进行分析,结果表明：随着抛射气源压力的增大,空气流量和抛射速度逐渐增大,抛射速度增长逐渐缓慢;随着抛射管长度的增大,空气流量逐渐减小,抛射速度先增大后保持不变;随着抛射管内径增大,空气流量指数型增长,抛射速度也在增大,但增长趋势逐渐缓慢。可见抛射管管径不宜太大,管长不宜太长,计算结果对试验装置设计具有指导意义。     

CFRP加固砌体填充墙抗燃气爆炸泄爆荷载的优化设计及动力响应

CFRP条带已广泛应用于结构构件的外贴抗爆加固.为了进一步提高砌体填充墙在泄爆荷载作用下的抗爆性能,同时控制加固材料成本,基于Hyperworks中的Opti Struct平台对典型砌体填充墙的CFRP外贴抗爆加固方案进行了拓扑优化,提出了一套优化加固方案.基于优化方案,建立了CFRP外贴加固砌体填充墙的精细化数值分析模型,模型的可靠性得到了试验结果的验证.基于数值模型,进一步讨论了燃气爆炸泄爆荷载作用下不同加固方式对单向和双向填充墙体动力响应和破坏模式的影响.结果表明,相较于传统方案,CFRP优化加固方案能显著提高砌体填充墙的抗爆能力;优化加固的单向墙呈窄X型破坏形式,优化加固的双向墙发生了边界剪切破坏.     

CFRP加固砌体墙抗泥石流冲击性能试验研究

改进了传统的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固砌体的结构方式,采用CFRP满贴半包裹加固砌体墙受冲击面,对CFRP改善砌体墙抗泥石流冲击性能进行了试验.基于三维数字散斑影像相关方法测量试验墙面位移场和节点时程位移,比较了CFRP加固前后砌体墙的破坏情况及墙面位移特点,分析了CFRP加固对砌体墙抗冲击性能的改善情况及加固前后砌体墙受冲击作用下的破坏机理.试验结果表明:传统砌体结构抵抗泥石流冲击性能较差,在砌体墙承受能量为37,343,809,1 568 J的撞击各两次后将完全破坏;而碳纤维布加固后的砌体墙可继续承受6次1 568 J的撞击才完全破坏;墙体采用CFRP加固后具有更好的整体性,其在泥石流冲击作用下的位移显著减小且分布更加均匀,抗变形和抗裂性能明显提高,抵抗泥石流冲击荷载能力显著改善.     

纤维砂浆加固多孔砖砌体墙片抗震性能试验研究

通过聚丙烯纤维砂浆加固多孔砖砌体墙片在低周反复水平荷载作用下的试验,对墙片的破坏特征、裂缝发展过程、滞回特性、刚度衰减规律进行对比分析,探讨聚丙烯纤维砂浆加固多孔砖砌体结构对抗震性能的影响.试验结果表明,聚丙烯纤维砂浆加固后的多孔砖砌体结构开裂时间、结构开裂荷载、结构延性均有明显增大,结构整体性增强,墙体刚度退化减缓,墙体裂缝细而密.     

爆炸作用下浅埋拱结构轴向荷载分布

为探究土中浅埋直墙拱结构轴向荷载分布规律,利用LS-DYNA软件模拟了在不同爆炸距离和装药量条件下结构的轴向荷载分布情况。对比不同装药质量及不同爆炸距离作用下轴向荷载的分布形态发现,对于发生整体响应的结构,其轴向荷载分布形态仅受爆炸距离控制,并可用正态分布函数描述。基于对爆炸距离与荷载分布形态的函数关系拟合,得出了爆炸作用下拱结构轴向荷载分布形态的计算方法。基于正态分布置信区间理论,计算不同置信区间的结构响应,提出了一种确定拱结构轴向荷载计算范围的方法。     

喷射GFRP抗震加固开门洞砌体墙试验研究

通过3片砌体墙试件在低周期水平往复荷载下的抗震试验,研究喷射玻璃纤维聚合物（GFRP）加固和碳纤维布加固对开门洞无筋砌体墙片抗震性能的影响,从加固墙片的破坏形态、抗震抗剪承载力、滞回特性、刚度退化及耗能能力等方面比较了2种不同加固方案对开门洞砌体墙片的抗震加固效果.试验结果表明：采用喷射玻璃纤维聚合物加固试件的极限承载...     

近爆冲击波和破片复合作用下混凝土空心砌块墙防护技术研究

为探究在不同冲击波和破片复合荷载作用下混凝土空心砌块填充墙的损伤特征和防护技术,通过ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙各部件、破片和炸药的模型,得到了比例距离、破片尺寸、起爆点对墙体的位移响应的影响以及在聚脲弹性体与钢丝网共同加固条件下墙体所能承受的极限炸药质量和较为经济的防护厚度.结果表明:通过与试验对比验证,本文的研究方法是可靠的;在近爆冲击波和破片复合作用的条件下,比例距离不能作为判定墙体受损严重程度的依据;同等质量下,减小破片尺寸使墙体破坏加重;改变起爆点对墙体破坏程度的影响微弱;在增加防护后,墙体抗爆性能明显加强,采用5 mm聚脲弹性体和钢丝网加固的墙体在炸药距离1.2 m时的能够抵抗的等效TNT炸药质量在8.296kg和11.376 kg之间;当炸药距离为1.2 m,等效TNT炸药质量为2.456 8 kg时,较为经济的防护手段是聚脲弹性体厚度和钢丝网钢丝直径均为3 mm.本文成果可为混凝土空心砌块填充墙抗爆性能及其防爆技术的研究提供重要参考.     

约束页岩砖砌体墙抗震性能试验研究

通过9片约束页岩砖砌体墙的低周反复水平荷载试验，研究了约束页岩砖砌体墙的破坏特征、抗震性能和抗震受剪承载力计算公式．试验表明约束页岩砖砌体墙具有良好的变形性能和较高的抗震受剪承载力，其延性系数接近约束粘土砖砌体墙延性系数，其抗震受剪承载力计算式可采用与约束粘土砖砌体墙相同的公式．在抗震性能上页岩砖完全可以取代粘土砖作为约束砌体墙的砌筑材料．     

SGFRP抗震加固开窗洞砌体墙试验研究

本文通过对2片开窗洞砌体墙试件(素墙、喷射玻璃纤维加固)进行水平低周往复加载试验,研究开窗洞砌体墙加固前后的抗震性能。试验结果表明,采用喷射玻璃纤维聚合物(SGFRP)加固后的砌体墙受力变形性能较加固前有明显改善;其开裂荷载、极限荷载、极限位移和延性等抗震性能均显著提高。因而,SGFRP加固开窗洞砌体墙片是一种可行有效的抗震加固方法。     

多孔砖砌体粘贴玻璃纤维布的抗震加固计算

对采用2种不同的FRP粘贴方式加固砖砌体的抗震性能进行试验研究,并对开裂后加固墙体的抗震性能进行了理论分析。试验结果表明,加固后墙体的抗剪承载力有了较大提高,并提出有效的GFRP布加固墙体的计算公式,可供实际应用时参考。     

玻璃纤维布加固砖墙抗震性能试验

通过1片未加固砖墙体和4片玻璃纤维布加固砖墙体抗震性能的试验,对墙体的滞回特性、刚度退化性能、变形性能及耗能性能进行系统分析.研究结果表明,加固方式对墙体的刚度退化性能和变形性能影响不大,但对墙体的耗能性能影响较明显.按照文中提出的加固方式粘贴玻璃纤维布,能有效地提高墙体的极限荷载、减缓墙体的刚度退化、增强其变形能力和耗能能力.     

GFRP复合材料加固砖墙抗震抗剪承载力

通过对1片未加固带壁柱墙体和8片玻璃纤维复合材料(GFRP)加固带壁柱墙体抗震试验的结果, 在理论分析的基础上,给出壁柱影响系数、间接抗震抗剪承载力修正系数、统计系数和有效工作系数的表达式.基于未加固墙体的剪摩和剪压破坏模型和纤维复合材料(FRP)的桁架受力模型,推导出在不同破坏形态下,GFRP加固带壁柱砖墙的抗震抗剪承载力理论计算公式.利用公式所得的计算结果与试验结果吻合.     

HPFL加固砖砌体抗压强度试验研究

为了了解高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固砖墙的受力机理、承载力提高程度和破坏形态,制作了4组HPFL加固的普通砖砌体抗压试件及1组对比试件,采用分级加载的方法进行抗压强度试验研究,比较分析了不同加固面数和砂浆面层厚度等参数对加固砖墙的承载力、延性和破坏形态的影响。实验研究结果表明:原砖墙与加固面层能较好的协同工作,HPFL能显著地提高砖墙的抗压承载力,砖墙延性得到改善。HPFL加固砌体是一种有效的加固方法,为工程加固设计时提供参考。     

多层砌体1/4比例模型墙体顶部裂缝试验研究

为了研究多层砌体结构房屋顶端裂缝问题,根据简单相似性原理构建了一1:4比例、每层均布有构造柱和圈梁的H型六层混凝土小型空心砌块砌体结构墙体模型.通过对墙体模型进行竖向加载的拟静力试验,模拟了纵横墙荷载差,深入研究了在竖向荷载差作用下砌体房屋顶端裂缝的产生行为和发展规律.研究结果表明:随着承重墙上竖向荷载的增加,承重墙与...     

GFRP加固带壁柱砖墙抗剪面积的简化计算

通过1片未加固带壁柱砖墙和9片玻璃纤维增强复合材料(GFRP)加固带壁柱砖墙的抗震性能试验,分析带壁柱墙体中壁柱对墙体抗剪承载力的影响,并提出壁柱影响系数.从等效抗侧移刚度入手,推导出壁柱影响系数最大值的计算表达式;运用壁柱隔离法,推导出壁柱影响系数的最小值计算表达式,并结合壁柱的开洞损伤情况,给出壁柱影响系数的统一表达式,从而简化了计算.最后,通过试验验证该系数提出的合理性.     

钢筋钢丝网砂浆加固砖砌薄墙的抗弯性能

目前,60mm厚的砖砌薄墙已广泛应用于各类建筑。作为隔断墙,可以节省空间,然而施工中几乎不做拉结等处理,使得其安全性（如地震作用下的倒塌）令人担忧。为既提高砖隔墙的安全性,又不较大增加其截面尺寸,提出用钢筋钢丝网砂浆加固砖砌薄墙抗弯性能的思路。共制作了9片砖墙进行对比试验研究,分析了加固墙体的开裂荷载和极限承载力,观察墙体破坏特征。试验研究结果表明,钢筋钢丝网砂浆能有效地约束加固层砂浆及砖墙,显著提高砖墙抗弯承载力,砂浆和砖块不发生大块剥落,本文还提出了钢筋钢丝网砂浆加固砖砌薄墙的抗弯承载力计算公式。