钢骨混凝土柱在爆炸荷载作用下的数值模拟

发布时间：2017-12-03 14:38

本文关键词：钢骨混凝土柱在爆炸荷载作用下的数值模拟

【摘要】：如果建筑物中关键件失效,那么在爆炸载荷的作用下,建筑物很可能会出现连续倒塌。钢骨混凝土是建筑结构中的关键构件之一,研究其在爆炸荷载作用下的失效缘由能为提高建筑物整体结构的抗爆性提供有效地理论支持。本论文以显式动力有限元分析程序LS-DYNA为基础,对钢骨混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态响应进行研究分析。主要工作有:(1)从算法、基本方程、解法和关键技术等方面介绍了显式动力有限元分析软件LS-DYNA,并对对本文数值模拟中用到的混凝土材料和钢材的动态本构模型进行介绍,结合美国抗爆设计手册TM5-1300介绍了爆炸的分类和冲击波的传播特性。并介绍了Conwep爆炸模型,用该模型对爆炸进行数值模拟后得到超压时程曲线,将其与TM5-1300中的参数进行比较,以验证爆炸模型的可靠性。(2)针对一实际超限工程的钢骨混凝土柱在不同爆炸荷载作用下的动态损伤响应进行数值模拟和分析。按实际情况考虑炸药量和炸药安置距离范围,通过数值模拟给出各种爆炸情况下的超压时程曲线和超压峰值以及冲量。对典型爆炸荷载下钢骨混凝土柱进行了深入分析,研究了爆炸冲击波在柱内的传播过程引起的动态响应状况,之后分析了钢骨混凝土受损状况,研究了其在应变率效应下的屈服情况。(3)对其中一种爆炸工况下的钢骨混凝土柱采用了删除单元法来模拟混凝土的开裂。通过对比考虑单元失效和不考虑单元失效两种计算方法得到的结果,发现损伤的发展与裂纹扩展规律一致。裂纹均出现在损伤值较大处。因此在分析裂缝的扩展时,可用损伤值来代替裂纹,通过观察损伤云图来判断裂纹的扩展。(4)结合混凝土损伤情况和钢骨的屈服情况,对不同爆炸工况下的钢骨混凝土柱损伤情况进行了综合性评估,并给出损伤评估图。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9;TU352.13

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 张传爱;方秦;陈力;;对DYNA3D中K&C混凝土模型的探讨[J];工业建筑;2010年S1期

2 阎石;王丹;张亮;孙静;;爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱损伤FEM分析[J];工程力学;2008年S1期

3 孙建运;李国强;陆勇;刘春霖;;爆炸应力波在SRC柱中传播特性[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2007年06期

4 冯红波;赵均海;魏雪英;张常光;李恋恋;;爆炸荷载作用下钢管混凝土柱的有限元分析[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2007年06期

5 魏雪英;白国良;;爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应及破坏形态分析[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2007年05期

6 孙建运;李国强;陆勇;;爆炸冲击荷载作用下SRC柱等效单自由度模型[J];振动与冲击;2007年06期

7 ABDULLAH A K;;Numerical Analysis of Structural Progressive Collapse to Blast Loads[J];Transactions of Tianjin University;2006年S1期

8 陈书宇;一种混凝土损伤模型和数值方法[J];爆炸与冲击;1998年04期

9 方秦，，钱七虎;速率相关混凝土模型中一个值得商榷的问题[J];工程力学;1998年03期

10 邢立平，周光泉;延性材料动态损伤演化模型研究[J];爆炸与冲击;1996年04期