爆炸荷载作用下焊接工字钢梁的动力响应及破坏模式分析

目的分析焊接工字形钢梁在爆炸荷载作用下破坏模式及影响动力响应的主要因素,为钢梁抗爆设计提供建议.方法采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,基于流固耦合的方法对钢梁的动力响应及破坏进行数值分析.结果在不同的爆炸荷载作用下,钢梁可能发生剪切破坏、弯剪联合破坏和翼缘屈曲破坏3种破坏模式;增高腹板高度可以有效地控制钢梁在爆炸荷载作用下的跨中最大位移,效果次之的是增加翼缘板厚度和腹板厚度,效果最差的是增加翼缘板宽度.结论钢梁的破坏模式与比例距离有关.随着比例距离增大,钢梁的破坏模式由剪切破坏模式转变为翼缘屈曲破坏模式.增大梁截面高度,能有效地提高钢梁的抗爆承载力.     

强动载作用下浅埋管廊结构试验研究

以浅埋双舱管廊结构为研究对象，开展大当量装药爆炸作用下管廊结构毁伤破坏试验。试验结果表明：管廊结构在进行抗爆设计时，可参考本文所述结构荷载计算方法，结构设计偏于安全；典型管廊结构在遭受与工况2当量相当的强动载冲击时，结构安全性会遭到破坏，但结构功能保存良好，内部管线运行正常；管廊结构在强动载作用下的破坏模式表现为大跨顶板弯曲破坏、顶板两侧腋角受压破坏。     

爆炸作用下土中竖井结构荷载分布规律

为研究爆炸作用下非饱和黏土中竖井上荷载分布规律，开展了8组土中竖井受侧向爆炸作用模型试验及24组数值模拟计算。通过对比数值模拟与试验结果，验证了数值模拟计算合理性。根据试验及数值模拟计算结果，分析了竖井上荷载的时空分布规律，提出了能够合理描述荷载轴向、环向空间分布的预测公式。结果表明：(1) 荷载轴向上是钟形分布，并且随着装药距离的增加分布越发均匀，且可以认为荷载在一定轴向范围内是同时达到的；(2) 荷载环向呈现明显的时空不均匀性，侧压系数和背压系数都随着装药距离与结构直径比值的增大而增大；(3) 分别采用修正的正态分布曲线和三角函数曲线描述荷载的轴向和环向分布是合理的。预测公式可以用于竖井结构抗爆分析。     

爆炸荷载作用下装配式钢筋混凝土板抗爆性能试验研究

随着装配式结构的提出与发展,装配式钢筋混凝土(PC)叠合板的应用也愈加广泛.为研究PC板的抗爆特性,开展了不同比例距离爆距作用下(1.0 m/kg1/3、0.8 m/kg1/3和0.6 m/kg1/3)PC板的现场爆炸试验,并与相同比例爆距下普通钢筋混凝土(RC)板的抗爆试验结果进行对比,从而比较分析两者的抗爆性能.具...     

钢筋混凝土板柱体系的承载力计算

集中力作用下钢筋砼板的承载力取决于板的抗弯强度与冲切强度。本文通过分析弯曲破坏与冲切破坏的机理及其相互影响，得到了：当ｕｆ_ｙ等于（ｕｆ_ｙ）￣０时，弯曲破坏与冲切破坏将同时发生；当ｕｆ_ｙ小于（ｕｆ_ｙ）０时，板的承载力取决于抗弯强度，增大配筋率能提高板的承载力。当ｕｆ_ｙ大于（ｕｆ_ｙ）０时，板的承载力取决于冲切强度，尽管配筋率小于ｕ_ｍａｘ，但配筋率的增大对板的承载力没有影响或影响不大。本文以表格形式提出了钢筋砼板承载力的耦合计算法，其特点是进行一次计算能同时满足抗弯强度与冲切强度的要求，为工程设计人员提供一种较简便的设计方法。     

GFRP筋混凝土梁抗爆性能试验研究与数值分析

玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋具有耐腐蚀、抗拉承载力高等优点.它们可作为混凝土防护结构的纵筋而代替钢筋.为了明确GFRP筋混凝土梁(GRCBs)的抗爆性能,对GFRP筋混凝土梁和钢筋混凝土梁(SRCBs)进行了爆炸试验、四点弯曲静力试验及数值模拟分析.结果表明:四点弯曲静力试验中,工况是3kg-0.65m的爆炸荷载作用后相同等效刚度设计的GRCBs承载力是SRCBs的5.5倍.在近距离爆炸作用下(比例爆距小于0.5159mkg^-3),由于GFRP筋处于弹性阶段,破坏形式主要是混凝土出现裂纹、剥落和震塌.通过数值模拟分析,增加纤维增强聚合物(FRP)筋刚度可以降低GRCBs跨中位移,跨中最大位移降低率与EA比的比值为0.1,减少GRCBs的裂纹与损伤,增强GRCBs的抗爆性能.当比例爆距小于0.4095mkg^-3,GFRP筋混凝土梁用C50及以上混凝土能有效减少混凝土震塌与剥落.研究表明,GRCBs比SRCBs具有更高的抗爆性能.     

爆炸作用下预应力混凝土节段箱梁动力响应

为了研究爆炸冲击作用下预应力混凝土多室箱梁的破坏机理和抗爆性能，针对不同炸药当量和爆炸位置下节段箱梁的动力响应进行了有限元计算分析。利用ANSYS/LS-DYNA软件建立混凝土和钢筋三维分离式实体模型；采用LOAD＿BLAST＿ENHANCED(LBE)方法模拟爆炸荷载，并结合文献试验数据对数值模拟方法的可靠性进行验证。得到了不同装药量、爆炸位置工况下预应力混凝土箱梁的动力响应和破坏特征。结果表明，100 kg、500 kg药量爆炸作用下，爆心正下方的钢筋发生屈服、顶板混凝土形成圆形破口。1 000 kg药量爆炸作用下，由于箱梁两端为固支，腹板、横隔梁及底板混凝土产生了轻微的剥落。相同爆炸位置工况下，随着装药量的增大，混凝土圆形破口面积增大。相同药量工况下，主梁中心线处由于无腹板支撑，其混凝土破口面积大于箱室处。研究结果可为预应力混凝土多室箱梁的抗爆防护加固提供重要参考。     

典型舰船结构的水下爆炸耦合毁伤研究进展

随着精确制导、控制及超空泡技术的快速发展和应用，水下武器的命中精度和航行速度不断提升，对水下武器的高效毁伤能力提出了新的需求.水下武器攻击舰船目标时，爆炸冲击波、壳体碎片、气泡脉动、气泡射流以及空化效应等多种毁伤元共同对舰船目标造成毁伤破坏；此外,多发水下武器时空协同作战会对舰船目标造成耦合毁伤破坏.因此，研究多类型毁伤元、多发武器对舰船目标的耦合毁伤机理及模式是提升水下武器毁伤能力的关键.基于此，对比分析了水下接触爆炸、近距离爆炸以及中远距离爆炸时毁伤元耦合毁伤模式的区别.并从理论研究、仿真模拟以及试验验证等方面，对多类型毁伤元的耦合毁伤机理、典型舰船结构的耦合毁伤效应及基于时空协同的多发弹耦合毁伤作用的研究进展进行了梳理和归纳.在此基础上总结了现阶段针对舰船目标的水下爆炸耦合毁伤研究结果，对水下武器高效毁伤的研究方向进行了探讨，旨在为水下武器的高效毁伤技术研究提供参考.     

爆炸作用下框支式聚乙烯醇缩丁醛夹层玻璃的破坏模式

以工程中广泛应用的框支式聚乙烯醇缩丁醛（polyvinyl butyral,PVB）夹层玻璃为对象,通过有限元分析,结合场地爆炸试验,对爆炸作用下框支式PVB夹层玻璃的破坏模式展开了系统研究。首先采用LS-DYNA软件建立了框支式PVB夹层玻璃受爆响应的有限元分析模型,分析发现PVB夹层玻璃在不同爆炸作用下可能发生整体型破坏、局部型（冲切型）破坏或混合型破坏模式,不同破坏模式与PVB撕裂时刻的面板残余动能比相关。进一步通过场地爆炸试验对不同破坏模式进行验证。结果可为框支式PVB夹层玻璃幕墙的抗爆设计提供参考。     

高强RC板的抗接触爆试验分析

在接触爆炸荷载作用下,钢筋混凝土板是防护结构中受爆炸荷栽作用的主要受力构件,通过对5个不同配筋率的HHT600高强RC双向板和5个普通RC双向板在接触爆炸荷栽作用下的对比试验,考察了破坏形态,包括爆炸成坑、爆炸震塌和爆炸贯穿等现象,系统分析了这两种板的接触爆炸破坏特征和局部破坏效应。研究结果表明：提高板中的钢筋强度等级和钢筋配筋率,能改善钢筋混凝土板的抗爆性能。对爆炸成坑和结构震塌的主要影响因素得出了初步结论,为结构抗局部破坏设计和防护工程中遮弹层的研制提供了实验依据。     

爆炸荷载作用下钢管混凝土柱的有限元分析

对于重要的建筑物和防护结构,通常都要考虑爆炸冲击荷载的作用,目前钢管混凝土已被广泛地应用于工程结构中.为研究爆炸荷载作用下钢管混凝土柱的力学性能,采用非线性有限元软件ANSYS/LSDYAN对方钢管混凝土柱在表面爆炸荷载作用下的反应进行了数值模拟.混凝土采用HJC模型,钢管采用考虑应变率的随动硬化塑性模型.分析了折合距离为1.0时柱子的破坏形态和不同折合距离时关键点的位移反应.研究表明,折合距离为1.0时,尽管内填混凝土破坏严重,但钢管能约束混凝土的横向变形,表现出良好的延性,抗爆性能优越.且随着折合距离的增大,柱子变形明显减小.     

浅水爆炸冲击荷载下高拱坝抗爆性能分析

水下爆炸冲击荷载作用下大坝动力响应较之静态荷载和地震荷载作用下要复杂得多.通过构建高拱坝水下爆炸大型数值全耦合模型,考虑混凝土材料的高应变率效应,采用三维非线性有限元法对近水面水下爆炸冲击荷载作用下的大坝动态响应进行了全性能数值仿真,探讨了高拱坝在浅水爆炸冲击荷载作用下的动力响应、潜在破坏模式及失事机理,研究了爆心距及炸药量对大坝抗爆性能的影响.研究结果表明:拱坝由于其拱形受力特点,具有较高的承压能力;在常规小当量炸药爆炸冲击荷载作用下,坝体仅产生局部开裂破坏;当大当量高能炸药在库区浅水近场爆炸时,上游面坝顶中部发生严重压碎和剪切破坏并形成上下游贯穿的裂缝,且裂缝向坝体下部扩展至1/2坝高处,导致坝体产生严重破坏.     

脉冲荷载作用下柔性边界RC梁的动力计算方法

基于Euler,Bernoulli梁理论,推导了柔性边界RC梁在脉冲荷载作用下的动力响应计算方法,结合钢筋混凝土构件的动态极限抗力判别方法,分析了动荷载特征、支座刚度及支座阻尼对柔性边界RC梁破坏模式的影响规律．结果表明：在脉冲荷载作用下,柔性边界Rc梁的破坏模式不仅与动载特性有关,还取决于边界条件;柔性边界可使RC梁的破坏时间明显延迟,动荷载加载速率越高、爆炸冲量越大,超压峰值越大,梁就越容易发生剪切破坏．     

爆炸荷载下CFRP加固圆柱的动力响应和破坏机理

针对钢筋混凝土圆柱,采用ANSYS/LS-DYNA软件对其进行爆炸模拟分析,比较了不同炸药当量下未加固圆柱的力学性能、破坏机理和动力响应.然后针对2种典型的破坏模式采用3种CFRP加固方式进行爆炸模拟分析,对比分析了不同加固方式下圆柱的抗爆性能.计算结果表明,在局部合理设计碳纤维布包裹方式可与全柱高包裹达到基本相同的加固效果,显著减小圆柱在爆炸荷载作用下的侧向位移,有效提高圆柱的整体承载能力和抵抗局部破坏的能力,为实际工程的抗爆设计提供了理论依据.     

不同加载模式下弯剪破坏RC桥墩抗震性能试验研究

为研究不同地震荷载对钢筋混凝土(RC)桥墩抗震性能的影响规律,采用单调、标准变幅循环和等幅低周疲劳加载对9个轴压比分别为0.05和0.15的RC桥墩进行拟静力试验,考察了不同加载模式下RC桥墩的破坏特征,对比分析了其强度和刚度退化、滞回耗能及残余变形,最后回归了弯剪破坏型RC桥墩低周疲劳寿命与位移角的关系．结果表明：低周疲劳荷载下,随位移幅值的增大,试件残余变形和平均单周耗能均增加,加载循环次数减少且强度和刚度退化严重,在临近破坏时退化最显著;随轴压比的增大,平均单周耗能和累积耗能均增加,但残余变形减小,试件塑性变形能力减弱．单调荷载下试件延性最好,变幅循环和等幅低周疲劳荷载均会削弱试件变形性能,随低周疲劳加载位移角的增加,试件的强度和刚度明显退化,低周疲劳寿命减少．     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁动力响应的数值分析

由于爆炸荷载具有峰值压强大、作用时间短的特点,钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应较为复杂。为了深入研究钢筋混凝土梁的抗爆性能,应用瞬态动力分析软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土梁的三维有限元模型。数值模型中钢筋混凝土采用分离式模型,并且考虑了钢筋和混凝土材料的应变率效应。对已有文献中的钢筋混凝土梁承受爆炸荷载的试验进行了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行了对比分析,结果表明所采用的数值模型可以较好地模拟爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动力响应。在此基础上,研究了钢筋混凝土梁在不同爆炸荷载作用下的破坏模式。分析结果表明,随着峰值压力的增加,钢筋混凝土梁的破坏模式由弯曲破坏转变为剪切破坏。     

近场爆炸作用下比例距离参数对抗爆间室结构可靠度的影响分析

目的 研究爆炸作用下的比例距离参数对墙板结构可靠度影响,提出基于蒙特卡洛取样的墙板结构可靠度分析方法。方法 以抗爆间室墙板结构为研究对象,采用 LS-DYNA 求解器,模拟得到不同比例距离下的结构变形云图; 计算墙板结构在爆炸冲击下的位移响应,分别为跨中最大位移与塑性位移; 考虑板件材料强度和尺寸的不确定性,以构件延性比为指标建立功能函数,计算爆炸冲击下的墙板结构可靠度。结果 当比例距离为 ■时,板结构的毁伤效应最严重,背爆面出现多条固定端裂缝、环向拉伸裂缝等。随着比例距离的增加,结构的最大位移和塑性位移逐步减小,失效概率不断降低,当比例距离为0. 9、0. 95、■时,失效概率趋近于 0 ,得到了不同比例距离下的结构失效概率与可靠指标规律。结论 比例距离是影响爆炸作用下墙板结构损伤程度的重要参数,抗爆间室的可靠度研究有助于解决抗爆间室结构设计和性能评价难题。     

中部集中空腔RC剪力墙拟静力试验与数值模拟研究

为了研究中部集中空腔RC剪力墙(空腔墙)的抗震能力,对空腔墙试件进行拟静力试验,研究中部空腔的设置对RC剪力墙结构承载性能、变形能力、耗能能力及破坏模式的影响.采用OpenSees软件中的非线性壳单元建立空腔RC剪力墙的有限元模型,对其力学性能进行数值模拟.研究结果表明:水平往复荷载作用下,空腔RC剪力墙的最终破坏模式为弯剪破坏,空腔墙试件的屈服荷载、峰值承载力和延性性能随着空腔率的增大逐渐降低.非线性壳单元可以较好地模拟空腔RC剪力墙的力学性能.在所研究的空腔率范围内,当位移角达到1/120时,空腔墙试件发生弯剪变形,且其承受的荷载尚未达到极限荷载,说明空腔墙具有较理想的抗震性能.     

钢结构箱体内爆作用下毁伤破坏试验研究

为研究钢结构箱体在内爆作用下毁伤破坏效应,对TNT在钢结构箱体内部爆炸进行试验研究.试验中采用常用4舱室结构为研究对象,通过改变装药量研究钢结构箱体的毁伤破坏,得到了不同装药量情况下箱体结构的破坏毁伤程度及破坏特征.研究结果表明:钢板箱体在结构内爆炸荷载作用下,随着装药量的增加,毁伤程度逐渐增加,完全密闭舱室的顶盖钢板由轻微隆起逐渐增加为加筋端部出现裂口,破坏模式由起爆舱室内内侧隔板及顶盖钢板轻微变形逐渐增加为明显变形及自由通道一侧隆起加剧,直至顶盖加筋处出现裂口及内侧隔板顶部断裂破坏.      

高速铁路低剪跨比桥墩抗震性能对比试验研究

低矮桥墩在高速铁路中被广泛采用,该类桥墩具有低纵筋率、低剪跨比、纵桥与横桥向剪跨比差别大等特点.为比较低矮桥墩纵桥与横桥两方向的抗震性能,根据模型相似理论,以典型的高速铁路圆端形桥墩为原型,墩高取8 m、16 m 2种,设计了4个桥墩模型,分别在纵桥与横桥方向进行了单向低周反复荷载试验,得到两方向的滞回曲线、骨架曲线以及桥墩破坏形态.试验结果表明,横桥向剪跨比为1.35的模型,表现出了剪切破坏模式,延性较差;而横桥向剪跨比为2.13的模型,墩底出现了少量的弯剪裂缝,但其破坏模式仍为弯曲破坏.顺桥向桥墩模型的破坏模式均为弯曲破坏,与已有试验结果相同.当进行高速铁路低剪跨比桥墩的抗震设计时,应保证地震作用下的桥墩横桥抗剪承载力以避免发生剪切破坏.