冲击荷载下中空夹层钢管混凝土动态力学性能试验研究
发布时间：2022-08-02 18:45
随着车撞桥墩、船撞桥墩、恐怖爆炸和偶然爆炸事件的增多,桥梁等工程结构遭受冲击和爆炸作用的可能性正日益增大,越来越多的学者关注强动荷载下工程材料及结构的动态力学性能。既有研究表明:中空夹层钢管混凝土在准静态荷载下具有良好的力学性能与经济性,但对其动态力学性能的研究相对较少,本文采用试验研究、数值分析和理论分析相结合的方法研究了中空夹层钢管混凝土的抗冲击力学性能,主要工作如下:（1）利用直径75mm的霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB）实验装置进行了中空夹层钢管混凝土的冲击试验,研究不同撞击速率、不同试件参数下中空夹层钢管混凝土试件的应变率效应及相关力学特性。（2）建立了中空夹层钢管混凝土SHPB抗冲击试验的数值模型,模拟中空夹层钢管混凝土在冲击荷载作用下的动态响应,研究了内外钢管强度及厚度、核心混凝土强度、试件空心率等参数对中空夹层钢管混凝土动态力学性能的影响。（3）分别针对约束核心混凝土、实心钢管混凝土和中空夹层钢管混凝土的动态应力-应变关系进行研究,为建立便于工程应用的动态本构模型提供依据。主要结论如下:（1）冲击荷载作用下中空夹层钢管混...
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 中空夹层钢管混凝土简介
1.3 冲击动力试验设备
1.4 国内外研究现状
1.4.1 混凝土抗冲击性能的研究进展
1.4.2 实心钢管混凝土抗冲击性能的研究进展
1.4.3 中空夹层钢管混凝土的研究进展
1.5 问题与挑战
1.6 本文研究内容
第二章 中空夹层钢管混凝土冲击试验
2.1 SHPB实验技术原理
2.2 SHPB实验技术发展
2.3 SHPB装置简介
2.4 SHPB试验若干问题与解决方法
2.4.1 恒应变率加载
2.4.2 试件尺寸效应
2.4.3 端面摩擦及平整度
2.4.4 波阻抗的匹配度
2.5 试验设计
2.5.1 正交设计法简介
2.5.2 试件设计
2.6 试件制作与加工
2.7 测试工况及步骤
2.8 材性试验结果
2.9 本章小结
第三章 中空夹层钢管混凝土冲击试验结果分析
3.1 试件破坏现象
3.1.1 单次加载破坏现象
3.1.2 多次加载破坏现象
3.2 原始波形分析
3.2.1 单次加载冲击波形
3.2.2 多次加载冲击波形
3.3 动态应力-应变曲线
3.4 钢管应变
3.5 参数分析
3.5.1 动态轴压承载力计算
3.5.2 正交试验结果分析
3.5.3 钢管约束力
3.6 本章小结
第四章 中空夹层钢管混凝土冲击响应数值模拟
4.1 LS-DYNA软件及相关算法
4.1.1 LS-DYNA软件简介
4.1.2 显示积分算法
4.1.3 单元与沙漏控制
4.2 CFDST试验数值模型
4.2.1 有限元模型
4.2.2 混凝土本构
4.2.3 钢材本构
4.2.4 CFDST有限元模型
4.2.5 CFDST接触条件
4.3 模型验证
4.3.1 冲击破坏现象
4.3.2 试件平均应力-应变曲线
4.3.3 钢管应变与应力
4.4 参数分析
4.4.1 钢管强度
4.4.2 钢管厚度
4.4.3 混凝土强度
4.4.4 空心率
4.5 本章小结
第五章 中空夹层钢管混凝土动态应力-应变关系研究
5.1 约束混凝土动态应力-应变关系
5.1.1 修正韩林海模型
5.1.2 修正Soroushian模型
5.1.3 修正黄羽立模型
5.1.4 受限核心混凝土动态应力-应变关系验证
5.2 中空夹层钢管混凝土动态应力-应变关系
5.2.1 钢管混凝土动态应力-应变关系
5.2.2 CFDST动态应力-应变关系
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
致谢
作者简介
参考文献
本文编号：3669049
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 中空夹层钢管混凝土简介
1.3 冲击动力试验设备
1.4 国内外研究现状
1.4.1 混凝土抗冲击性能的研究进展
1.4.2 实心钢管混凝土抗冲击性能的研究进展
1.4.3 中空夹层钢管混凝土的研究进展
1.5 问题与挑战
1.6 本文研究内容
第二章 中空夹层钢管混凝土冲击试验
2.1 SHPB实验技术原理
2.2 SHPB实验技术发展
2.3 SHPB装置简介
2.4 SHPB试验若干问题与解决方法
2.4.1 恒应变率加载
2.4.2 试件尺寸效应
2.4.3 端面摩擦及平整度
2.4.4 波阻抗的匹配度
2.5 试验设计
2.5.1 正交设计法简介
2.5.2 试件设计
2.6 试件制作与加工
2.7 测试工况及步骤
2.8 材性试验结果
2.9 本章小结
第三章 中空夹层钢管混凝土冲击试验结果分析
3.1 试件破坏现象
3.1.1 单次加载破坏现象
3.1.2 多次加载破坏现象
3.2 原始波形分析
3.2.1 单次加载冲击波形
3.2.2 多次加载冲击波形
3.3 动态应力-应变曲线
3.4 钢管应变
3.5 参数分析
3.5.1 动态轴压承载力计算
3.5.2 正交试验结果分析
3.5.3 钢管约束力
3.6 本章小结
第四章 中空夹层钢管混凝土冲击响应数值模拟
4.1 LS-DYNA软件及相关算法
4.1.1 LS-DYNA软件简介
4.1.2 显示积分算法
4.1.3 单元与沙漏控制
4.2 CFDST试验数值模型
4.2.1 有限元模型
4.2.2 混凝土本构
4.2.3 钢材本构
4.2.4 CFDST有限元模型
4.2.5 CFDST接触条件
4.3 模型验证
4.3.1 冲击破坏现象
4.3.2 试件平均应力-应变曲线
4.3.3 钢管应变与应力
4.4 参数分析
4.4.1 钢管强度
4.4.2 钢管厚度
4.4.3 混凝土强度
4.4.4 空心率
4.5 本章小结
第五章 中空夹层钢管混凝土动态应力-应变关系研究
5.1 约束混凝土动态应力-应变关系
5.1.1 修正韩林海模型
5.1.2 修正Soroushian模型
5.1.3 修正黄羽立模型
5.1.4 受限核心混凝土动态应力-应变关系验证
5.2 中空夹层钢管混凝土动态应力-应变关系
5.2.1 钢管混凝土动态应力-应变关系
5.2.2 CFDST动态应力-应变关系
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
致谢
作者简介
参考文献
本文编号：3669049
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/3669049.html
