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。     

单榀钢混框架结构内爆法拆除模拟

为了研究内爆法拆除混凝土框架结构的基本规律,作者使用LS-DYNA中的MAT159本构,采用分离式constrained方法建立钢筋混凝土模型,建立了一个10层5跨的混凝土单榀结构模型,待重力平衡后,采用不同拆除顺序对内爆拆除进行了数值模拟.模拟结果显示了不同内爆方法的倒塌规律,并提出了延期时间的确定原则.     

钢筋混凝土箱型墩的双向恢复力特性

为了建立钢筋混凝土箱型墩在双向地震作用下弹塑性响应的简化分析模型,对其在双向反复荷载作用下的荷载位移恢复力特性进行了研究.首先介绍了钢筋混凝土箱型墩双向拟静力试验的基本情况及其破坏模式.其次,结合双向压弯作用下钢筋混凝土箱型截面的弯矩曲率分析,建立了箱型墩构件峰值位移、极限位移和残余变形的计算方法,并提出了钢筋混凝土箱型墩荷载位移三折线骨架曲线和卸载刚度的计算公式,建立了相应的理论恢复力模型.最后,利用试验结果,对理论恢复力模型进行分析和验证.结果表明,钢筋混凝土箱型墩在双向荷载作用下以弯曲破坏为主,实测和计算骨架曲线、滞回曲线吻合良好,考虑双向荷载作用的理论恢复力模型能够反映钢筋混凝土箱型墩的基本抗震性能.     

钢筋混凝土中爆炸破坏效应数值模拟分析

根据钢筋混凝土介质在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏特性,利用LS-DYNA程序流固耦合算法,使用能够反映拉伸破坏的Tayler-Chen-Kuszmanul(TCK)和反映压缩破坏的Holmqust-Johnson-Cook(HJC)材料模型,通过建立分离式钢筋混凝土有限元模型,进行了钢筋混凝土在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏效应的数值计算分析. 数值模拟能够很好地模拟钢筋混凝土内部爆炸时中心爆炸空腔压缩面和自由面的拉伸层裂破坏及漏斗坑形成过程,且与试验结果和理论计算吻合较好. 同时,由于钢筋的增强和止裂作用,钢筋混凝土中爆炸漏斗坑成阶梯型,且其破坏范围远小于混凝土介质.     

多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征

为研究多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征,建立考虑扰动效应的时效损伤本构模型.二次开发扰动效应的时效损伤本构模型,并建立数值模型验证了开发程序的正确性.将本构模型应用于深部巷道多次爆破开挖的数值模拟中,研究围岩累积损伤演化特征与破裂特征.结果表明：地应力对巷道围岩爆破累积损伤有抑制作用,地应力越大,抑制作用越明显;围岩的损伤程度随爆破扰动次数的增加呈现非线性累积特征,围岩损伤范围也随着爆破荷载作用次数的增加而扩大;巷道围岩近区在多次爆破荷载作用下损伤严重,巷道围岩表层出现破裂现象.     

荷载-环境耦合作用下钢筋混凝土柱退化过程分析

针对荷载与环境因素耦合作用下钢筋混凝土柱承载性能退化及柱截面应力重分布问题,以受轴压荷载和硫酸盐、氯盐侵蚀耦合作用的钢筋混凝土柱为研究对象,根据硫酸盐侵蚀混凝土损伤机理,建立了基于Kent-Park模型的混凝土腐蚀损伤本构模型。基于氯盐导致的钢筋锈蚀机理,给出了混凝土内锈蚀钢筋有效截面积的计算公式。最后,采用纤维网格法建立了荷载与硫酸盐、氯盐耦合作用下钢筋混凝土柱承载力和柱截面应力的计算方法,并进行了数值分析。结果表明,在荷载-环境耦合作用过程中,钢筋混凝土柱承载力逐渐减小,且柱截面应力发生了重分布现象,钢筋和未腐蚀混凝土的应力随腐蚀时间的增加而增大,而腐蚀后的混凝土应力由表及里逐渐增加。     

基于纤维梁柱单元的钢筋混凝土柱往复荷载作用下破坏过程分析

为高效准确地模拟往复荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏过程,基于结构精细化模拟分析平台(RSAPS)中的纤维梁柱单元模型,建立一种考虑损伤破坏的钢筋本构模型,并构建了材料破坏准则,从而建立了钢筋混凝土构件受力破坏的分析方法。应用RSAPS平台对钢筋混凝土柱往复加载试验进行模拟,结果表明考虑钢筋损伤破坏的模型可以很好地模拟构件的刚度和承载力退化过程,模拟结果与试验结果更为吻合;进一步对往复荷载作用下钢筋混凝土柱的破坏过程进行模拟分析,结果表明考虑钢筋损伤破坏的模型能够准确地模拟由于局部材料失效破坏导致的钢筋混凝土构件承载力退化、耗能能力降低等非线性行为,可以较好地描述往复荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏过程,可用于地震作用下建筑和桥梁结构倒塌过程分析。     

基于ANSYS软件的钢筋混凝土框架柱抗爆分析

仿真模拟分析是一种研究爆炸、撞击等这类高度非线性动力学问题的重要方法,而建立准确、合理的模型又是进行数值模拟计算的前提和关键。通过比较选择较为合理的单元类型及材料本构关系,利用ANSYS软件建立了钢筋混凝土框架梁、柱的分离式模型,并通过工程实例模拟分析了钢筋混凝土框架柱在爆炸冲击荷载作用下动力响应,结果表明通过适当的技术设置可以很好地模拟钢筋混凝土结构在爆炸荷载作用下的位移、弯矩、剪力等动力响应及裂缝开裂情况。     

爆破漏斗鼓包运动模型的构建及验证

为研究爆破漏斗鼓包运动规律,采用动量守恒定律对鼓包运动速度进行理论分析,并通过爆破漏斗模型试验、高速摄影系统、数值分析开展试验研究.研究结果表明,将鼓包运动岩体划分为若干单元,运用动量守恒定理推导出爆破漏斗鼓包速度服从指数模型,整个过程做变速运动;通过高速摄影对爆破漏斗鼓包运动进行记录分析,图像表明鼓包运动过程中,自由面裂隙向四周扩散,使自由面岩体破碎并呈规则的扇形状;在爆生气体推动下,岩体进一步的抬升与破裂,炮孔中心质点做变加速运动;不同时刻下,随自由面炮孔中心为原点的坐标距离增加,鼓包运动呈指数递减,当自由面鼓包完全破裂后,破碎岩体以最大速度做抛掷运动,当抛射角度与水平成45°时,达到最远抛距.      

多层粘钢加固砼梁的有限元仿真

根据粘钢加固钢筋混凝土梁各种组成材料的布置特点，选用分离式模型，建立了粘钢加固梁的有限元模型。利用建立的模型对同一钢筋混凝土梁在粘贴钢板量相同的情况下，采用不同层数粘贴的加固梁进行了分析。通过有限元分析发现，在相同荷载作用下，粘贴1层钢板梁的挠度及钢筋和混凝土的应力最大，粘3层次之，粘2层最小。这表明多层加固的效果优于单层加固，但加固层数不宜太多，这些结果与理论分析结果相吻合，这说明该模型对未开裂粘钢加固钢筋混凝土梁是适用的。     

爆炸空气冲击波荷载效应

爆炸对生命和财产造成的危害极其严重,爆炸荷载对结构的影响逐步被设计人员考虑到结构设计中来．国外研究者进行了大量关于爆炸的试验和分析,并对爆炸冲击波的机理和荷载效应提出了计算方法．介绍了爆炸冲击波的产生机理及其在结构外部和内部的荷载效应,提出了今后在爆炸荷载的计算领域的一些研究课题,以便最终将爆炸荷载的计算应用于实际工程设计．     

爆炸作用下RC柱损伤快速评估模型

基于BP神经网络,以7个结构参数和2个荷载参数作为输入,损伤值作为输出,建立了爆炸作用下钢筋混凝土(RC)柱损伤的快速评估模型.在模型中,采用以精细化有限元模拟得到的1,032组RC柱损伤的数据训练网络,采用遗传算法和粒子群算法优化网络的初始权值和阈值,并以216个新损伤样本对模型的预测能力进行测试.研究表明,所建立的评估模型能够较准确地用于爆炸作用下RC柱损伤的快速评估;所得到的损伤分区图可以有效并直观地用于RC柱的爆炸风险评估.     

Blasting practices in a quarry with karstic cavities

The blasting practices in a limestone quarry with karstic cavities have been presented. The existence of karstic cavities in the quarry has reduced blasting efficiency significantly. In order to improve blasting efficiency different blasting strategies (loading holes with ANFO in plastic bag, recording cavity location along the holes and charging the holes according to this information, and modifying blasting pattern according to karstic cavities) had been implemented and the results were evaluated on per ton cost basis. It was concluded that efficient blasting in such aquarries requires determining the size and shape of karstic cavities and based on this information, to modify the blast pattern and charge the holes. The suggested method is to record the cavity along the drill hole and to generate 3D model of cavities. By doing this, the production cost in the limestone quarry has decreased from 0.407 $/t to 0.354 $/t.     

数字激光高速摄影系统及其在爆炸光测力学实验中的应用

 为解决爆炸光测力学中的高速数据采集问题,建立了基于泵浦激光器和Fastcam-SA5 数字高速相机的数字激光高速摄影系统,并应用于爆炸载荷下的焦散线实验、光弹性实验和纹影实验。结果显示,该数字激光高速摄影系统真实记录了爆生裂纹扩展情景、裂纹尖端焦散斑、光弹模型试件表面等差线条纹,以及切缝药包产生的冲击波在空气中的传播过程;清晰的数字照片验证了该数字激光高速摄影系统的可行性和先进性,实现了"一套系统,多种实验",丰富了爆炸光测力学的测试手段及应用范围。     

爆破载荷作用下围岩裂隙发展特征试验研究

为研究爆破载荷条件下围岩损伤范围与裂隙扩展行为问题,以云南红河州咪的隧道爆破开挖为背景,通过理论分析与室内模型试验分析方法,以Froude比例法建立爆破载荷作用下裂隙发展试验模型,分析爆破载荷作用下围岩试样的动态力学与裂隙发展趋势.结果表明:通过对空气间隔装药孔壁压力计算得到应力波作用下裂隙范围计算公式,同时基于爆生气...     

建筑物外部爆炸超压荷载的数值模拟

在对易于遭受爆炸危害的建筑物进行抗爆设计与加固时,首先需要确定作用在建筑物上的爆炸超压荷载模型.但是由于受到建筑物自身特征及周围环境等多种因素的影响,作用在建筑物上的爆炸超压荷载十分复杂.为了掌握作用在建筑物上的爆炸超压荷载的特性,应用非线性显式动力分析软件建立了建筑物外部爆炸超压荷载的数值分析模型,分析了网格划分尺寸的大小对爆炸超压荷载计算结果的影响,模拟了建筑物外部的刚性地面上发生爆炸的过程,研究了爆炸冲击波在建筑外部空间中的传播与衰减规律,以及作用在建筑物外表面的爆炸超压荷载的特性.模拟了邻近建筑物对爆炸冲击波的反射和阻挡作用,同时研究了邻近建筑物的几何尺寸和位置等因素对作用在目标建筑物上的爆炸超压荷载的影响,从而为在建筑物的抗爆设计与加固中确定合理的爆炸超压荷载模型提供了理论依据.     

乌龙泉矿爆破优化设计系统的研究

在总结分析国内外科研成果的基础上,以乌龙泉矿多年实际生产资料为依据,运用统计回归分析方法建立了乌龙泉矿爆破优化设计数学模型。同时还建立了乌龙泉矿爆破优化设计系统软件包,使乌龙泉矿爆破参数选择进一步科学化,药量计算自动化,数据管理系统化,从而明显地改善了爆破效果,提高了工作效率,并取得显著的经济效益。     

爆破开挖扰动作用下深埋隧洞的微震分布规律

基于地应力高、开挖断面大、日炮次多、爆破扰动强的施工环境下的微震监测数据,研究了爆破开挖扰动作用下深埋隧洞的微震分布规律.结果表明:爆破开挖卸荷影响范围内的微震活动既与围岩应力重分布有关,又与爆破扰动密不可分;爆破扰动是开挖卸荷影响范围之外微震活动的主要诱因,是时滞型岩爆孕育发生的重要影响因素之一;微震分布区域与爆破地点的相对位置及距离密切相关.研究结果可为钻爆法开挖下的隧洞岩爆防治提供参考.     

浅谈光面爆破技术在岩石巷道掘进的研究应用

谈论分析煤矿岩巷快速掘进实现全断面一次爆破。通过岩巷掘进爆破中预裂爆破和光面爆破的应用说明．分析了光爆技术在岩巷掘进的必然性和可操作性,并对光面爆破的爆破参数、施工工艺、技术措施、效果与经济效益等方面进行分析研究．为促使光爆技术的应用提供良好的宝贵意见。     

玻璃窗泄爆下室内燃气爆炸荷载规律试验研究

建立了一套野外试验系统,设计了19组试验工况,分别研究了室内燃气浓度、泄爆窗玻璃破坏强度及面积对室内燃气爆炸荷载的影响,得到了玻璃窗泄爆条件下室内燃气爆炸的荷载特性和变化规律。试验研究结果表明：甲烷浓度在7.5%~10.5%时,室内燃气爆炸产生两个压力峰值,并引起声振不稳定燃烧,形成远大于第一个压力峰值的第二压力峰值;甲烷浓度较高时,声振现象不容易出现,只产生一个压力峰值,其大小仅与泄爆口封闭物有关;当甲烷气体浓度为9.5%时,燃气爆炸反应最剧烈,第一个压力峰值和声振压力峰值均为最大;提高泄爆窗玻璃破坏强度,会导致爆炸荷载的第一个压力峰值增大;增加泄爆窗面积,会使第一个压力峰值略微降低,但第二个的声振压力峰值则会大幅降低。研究结果有利于了解玻璃窗泄爆条件下室内燃气爆炸荷载规律和作用机理,并对进一步研究燃气爆炸荷载下结构的动力响应和破坏形态具有实际意义。