持荷受火叠合柱在冲击作用下力学性能的数值模拟

发布时间：2021-11-06 12:52

　　叠合构件具有承载能力高、塑性和耐火性好、制作简单等诸多优越性能,目前广泛应用于建筑物当中。由于火灾和爆炸事故频发,爆炸产生的碎片具有较高的冲击能量,当碎片作用于支撑构件时,构件在碎片的冲击作用下可能会达到自身的极限承载力而破坏,从而导致建筑物发生损伤、破坏、甚至倒塌,其产生的后果不容小觑。为了保证结构安全,在设计中使构件具有一定的高温抗冲击能力,以减小建筑物发生倒塌破坏的几率。因此,深入研究受火构件的抗冲击性能具有重要意义。本文应用ABAQUS软件进行有限元模拟分析,研究内容如下:首先,总结国内外对于构件耐火性能和冲击性能的研究现状,通过对比选定适合本课题模型的材料参数和本构关系。在确定所选参数基础上,建立对比试验模型进行有效性验证,验证所选参数的合理性。其次,选取合适的升温曲线、热传递方程和边界条件,建立叠合柱模型并分析其四面受火的温度场分布规律。分析得到:四面均匀受火钢管混凝土叠合柱的温度场分布均匀且呈双轴对称分布,温度场呈现外高内低的趋势。然后,研究持荷受火叠合柱在冲击荷载作用下的力学性能和工作机理,从冲击力、挠度、应力状态、能量转化和剩余承载力等分析其冲击过程。分析得到:受火叠... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 钢管混凝土叠合柱的概述
    1.2 研究背景及意义
    1.3 相关课题研究现状
        1.3.1 构件耐火性能研究
        1.3.2 构件的抗冲击性能研究
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 钢管混凝土叠合柱温度场有限元分析
    2.1 材料热工性能
        2.1.1 钢材热工性能
        2.1.2 混凝土热工性能
    2.2 钢材的力学性能
        2.2.1 常温下钢材的力学性能
        2.2.2 升温下钢材的力学性能
        2.2.3 高温后钢材的力学性能
    2.3 混凝土的力学性能
        2.3.1 常温下混凝土的力学性能
        2.3.2 升温下混凝土的力学性能
        2.3.3 高温后混凝土的力学性能
        2.3.4 混凝土的塑性损伤模型
    2.4 有效性验证
        2.4.1 温度场有限元模型验证
        2.4.2 冲击有限元模型验证
    2.5 温度场分析基本理论
        2.5.1 升温曲线
        2.5.2 传热原理
        2.5.3 热传导方程及定解条件
    2.6 温度场分析
        2.6.1 基本假设
        2.6.2 模型信息
        2.6.3 单元类型和网格划分
        2.6.4 接触类型
        2.6.5 结果分析
    2.7 本章小结
第3章 持荷受火叠合柱抗冲击性能分析
    3.1 引言
    3.2 有限元模型
        3.2.1 模型信息
        3.2.2 单元类型和网格划分
        3.2.3 接触类型
        3.2.4 叠合柱轴压承载力
        3.2.5 轴力—冲击耦合模型
    3.3 结果分析
        3.3.1 冲击力和挠度
        3.3.2 冲击物和跨中速度
        3.3.3 应力
        3.3.4 能量变化
        3.3.5 剩余承载力
    3.4 本章小结
第4章 受火钢管混凝土叠合柱抗冲击性能参数分析
    4.1 引言
    4.2 参数分析
        4.2.1 受火温度
        4.2.2 长细比
        4.2.3 含钢率
        4.2.4 截面尺寸
        4.2.5 配筋率
        4.2.6 冲击速度
        4.2.7 混凝土强度
        4.2.8 钢材屈服强度
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]圆形钢管混凝土叠合构件抗冲击性能试验研究[J]. 胡昌明,韩林海.  土木工程学报. 2016(10)
[2]钢管混凝土叠合柱温度场试验研究[J]. 项凯,王国辉.  自然灾害学报. 2015(01)
[3]方形钢管混凝土叠合柱的力学性能研究[J]. 廖飞宇,韩林海.  工程力学. 2010(04)
[4]钢管混凝土梁在侧向冲击荷载作用下动力响应的试验研究和数值模拟[J]. 王蕊,李珠,任够平,张善元.  土木工程学报. 2007(10)
[5]火灾作用后钢管混凝土柱的承载力研究[J]. 韩林海,霍静思.  土木工程学报. 2002(04)
[6]钢管混凝土柱火灾后剩余承载力的试验研究[J]. 韩林海,杨有福,霍静思.  工程力学. 2001(06)

博士论文
[1]叠合柱高墩大跨连续刚构桥概率地震易损性及风险分析[D]. 黄志堂.西南交通大学 2015
[2]火灾后钢管混凝土压弯构件的滞回性能研究[D]. 林晓康.福州大学 2006

硕士论文
[1]低速冲击荷载作用下叠合构件力学性能数值模拟[D]. 李金凤.燕山大学 2015
[2]均匀受火下钢管混凝土叠合柱耐火性能研究[D]. 侯舒兰.清华大学 2014
[3]钢管混凝土在火灾（高温）下及高温（火灾）后的抗冲击性能研究[D]. 任晓虎.湖南大学 2011
[4]火灾全过程作用后钢管混凝土柱滞回性能试验研究[D]. 曾翔.湖南大学 2009
[5]力和高温共同作用下钢管混凝土短柱力学性能分析[D]. 谢建.清华大学 2008
[6]火灾下钢管混凝土叠合柱轴压性能非线性分析[D]. 刘东坡.长安大学 2007
[7]内配圆钢管的钢骨混凝土核心柱常温及火灾后轴压性能研究[D]. 周君.浙江大学 2006
[8]火灾前后钢管混凝土核心柱界面粘结性能的研究[D]. 吴兵.浙江大学 2006



本文编号：3479869