基于ANSYS/LS-DYNA的钢板混凝土墙冲击实验的有限元分析

发布时间：2021-01-06 16:39

　　运用经典的显式非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,分析了1/7.5缩尺飞机模型撞击钢板混凝土墙的冲击实验。选用两种不同的混凝土材料本构模型（Winfrith模型、CSCM模型）模拟混凝土的非线性破坏过程,将钢板混凝土墙的破坏模式以及飞机模型的残余速度等与实验结果进行了对比。结果表明,有限元分析结果与实验吻合较好,且Winfrith材料模型能够更好地模拟混凝土的大应变、高应变率的非线性性能,验证了钢板混凝土墙和飞机材料本构模型的选取以及整个分析方法的适用性和有效性。 

【文章来源】：爆炸与冲击. 2015,35(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图３引擎的速度曲线Ｆｉｇ．３Ｖｅｌｏｃｉｔｙｃｕｒｖｅｓｏｆｅｎｇｉｎｅ

３．１ＦＳＣ６０墙当飞机模型以１５２ｍ／ｓ的速度垂直撞击ＦＳＣ６０墙时，飞机穿透ＦＳＣ６０墙的破坏过程见图４；ＦＳＣ６０墙的前部与背部破坏模式的数值模拟和实验结果分别见图５～６。数值分析结果表明，ＦＳＣ６０墙被撞击穿透，背部贯穿孔径略大于前部，呈锥形冲切破坏，两种材料模型计算的背部孔直径均约为５１ｃｍ，与实验结果５５ｃｍ相近。通过表１可见，采用ＭＡＴ８４和ＭＡＴ１５９材料模型墙的破坏模式和引擎、混凝土碎片的残余速度均与实验结果相当。图４飞机模型和ＦＳＣ６０墙的破坏过程Ｆｉｇ．４ＦｒａｃｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｉｒｃｒａｆｔｍｏｄｅｌａｎｄＦＳＣ６０ｗａｌｌ２２４爆炸与冲击第３５卷

图５ＦＳＣ６０墙的数值模拟结果Ｆｉｇ．５ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆＦＳＣ６０ｗａｌｌ图６ＦＳＣ６０墙的实验结果Ｆｉｇ．６ＴｈｅｉｍｐａｃｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆＦＳＣ６０ｗａｌｌ３．２ＦＳＣ８０墙当飞机模型以１４６／ｓ的速度垂直撞击ＦＳＣ８０墙时，飞机穿入ＦＳＣ８０墙的破坏过程见图７；ＦＳＣ８０墙的前部与背部破坏与变形模式的数值模拟和实验结果分别见图８～９。数值分析结果表明，ＦＳＣ８０墙未被撞击穿透，墙中心区域的前部钢板局部变形损坏，背部钢板发生弯曲变形，与实验结果一致；通过图８可见，采用ＭＡＴ８４材料模型计算的背部钢板的变形区域（即剪力钉失效区域）比ＭＡＴ１５９计算的区域偏大。冲击实验后，整个飞机模型的破坏形式与有限元数值分析的飞机模型破坏形式对比见图１０，整个机身完全损坏，引擎严重变形，与实验结果一致。背部钢板的位移时程曲线见图１１，结合表１显示，采用ＭＡＴ８４材料模型计算的墙背部钢板的最大位移和残余位移较实验结果略偏大，ＭＡＴ１５９的计算结果比实验结果略偏小，主要是由于ＭＡＴ１５９材料模型比ＭＡＴ８４偏刚性。图７飞机模型和ＦＳＣ８０墙的破坏过程Ｆｉｇ．７ＦｒａｃｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｉｒｃｒａｆｔｍｏｄｅｌａｎｄＦＳＣ８０ｗａｌｌ图８ＦＳＣ８０墙的数值模拟结果Ｆｉｇ．８ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆＦＳＣ８０ｗａｌｌ２２５第２期朱秀云，等：基于ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ的钢板混凝土墙冲击实验的有限元分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于荷载时程分析法的钢筋混凝土与钢板混凝土墙冲击响应对比分析[J]. 朱秀云,潘蓉,林皋,胡勐乾.  振动与冲击. 2014(22)



本文编号：2960901