爆炸荷载下CFRP加固钢筋混凝土板的动态响应数值研究

发布时间：2022-10-20 17:57

　　纵观当今世界,恐怖爆炸袭击事件和意外爆炸事故的频发不仅带来了巨大的经济财产损失、造成了大量的人员伤亡,而且给公众带来了巨大的心里压力,严重威胁社会的和谐稳定。因此采取有效的手段提高建筑物的抗爆性能已经成为了一项重要的研究课题。碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer）由于其独特的力学性能、良好的粘合性、耐热性和抗腐蚀性等特点、非常适合用于土木工程领域,现已广泛应用于土木工程的结构加固中。为研究CFRP加固钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下的抗爆性能,本文采用理论分析手段和数值模拟方法对爆炸荷载下CFRP加固钢筋混凝土板的动态响应特性进行了研究。主要的研究内容和成果如下:（1）基于板壳力学的经典Navier解,并根据双向板跨中截面的应力-内力平衡条件推导出了 CFRP加固钢筋混凝土板的弹、塑性极限点抗力。通过下降三角形脉冲荷载等效为爆炸荷载的荷载等效方式,建立了基于等效单自由度法的CFRP加固钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下的等效体系,根据TM5-1300提出的等效体系的动力响应计算方法,并采用等效单自由度法得到了 CFRP加固钢筋混凝土双向板的跨中截面区域的... 

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 CFRP加固构件抗爆性能研究
        1.2.2 CFRP加固构件承载力研究
        1.2.3 CFRP加固构件抗震性能研究
        1.2.4 CFRP加固构件的另类研究
    1.3 目前存在的问题
    1.4 主要研究内容及意义
第2章 爆炸荷载和材料的动力学性能
    2.1 爆炸荷载的基本理论
        2.1.1 爆炸荷载的分类
        2.1.2 爆炸荷载基本参数
        2.1.3 爆炸相似定律
        2.1.4 爆炸荷载的超压峰值
    2.2 结构抗爆设计方法
    2.3 材料动力学性能
        2.3.1 CFRP的应变率效应
        2.3.2 混凝土的应变率效应
        2.3.3 钢材的应变率效应
    2.4 本章小结
第3章 基于等效单自由度法的动力响应理论分析
    3.1 等效单自由度体系
    3.2 等效体系换算
    3.3 CFRP加固钢筋混凝土板动力响应计算
        3.3.1 形状函数
        3.3.2 抗力
    3.4 爆炸荷载作用下CFRP加固钢筋混凝土板动力响应算例
    3.5 本章小结
第4章 基于ALE多物质流固耦合算法的数值模拟
    4.1 软件简介
    4.2 流固耦合算法
        4.2.1 ALE多物质流固耦合算法
    4.3 数值模型建模方法
        4.3.1 单元选择
        4.3.2 模型建立方式
        4.3.3 材料模型
        4.3.4 沙漏控制
        4.3.5 材料失效控制
    4.4 典型构件动态响应特性分析
        4.4.1 混凝土等效应力
        4.4.2 混凝土第一主应力
        4.4.3 混凝土压力
        4.4.4 混凝土位移
        4.4.5 钢筋轴向应力
        4.4.6 CFRP等效应力
        4.4.7 CFRP第一主应力
        4.4.8 胶结层等效应力
    4.5 参数分析
        4.5.1 CFRP材料外贴形式
        4.5.2 CFRP材料厚度
        4.5.3 钢筋混凝土板边界条件
    4.6 本章小结
第5章 基于FEM-SPH法和ALE法的对比分析
    5.1 SPH光滑粒子流体动力学法
        5.1.2 基本原理
        5.1.3 质量守恒方程
        5.1.4 动量守恒方程
        5.1.5 能量守恒方程
    5.2 FEM-SPH方法的应用
    5.3 数值建模方式
    5.4 FEM-SPH法的动力响应特性对比分析
        5.4.1 位移对比分析
        5.4.2 CFRP等效第一主应力对比分析
    5.5 FEM-SPH法的计算效率和精度研究
        5.5.1 计算时间
        5.5.2 粒子密度对于计算精度的影响
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]化爆作用下FRP加固RC板的试验研究及动力响应分析[J]. 郭樟根,曹双寅,王安宝,李悯粟,孙伟民.  工程力学. 2016(03)
[2]FRP加固RC连续梁桥抗震性能试验研究[J]. 林元铮,田石柱.  振动与冲击. 2016(05)
[3]碳纤维布与混凝土正拉黏结性能试验研究[J]. 祝涛,李杉,李伟捷,梁鸿骏.  工业建筑. 2016(03)
[4]CFRP-方钢管混凝土压弯构件的滞回性能[J]. 王志滨,谢恩普,陈靖.  长安大学学报(自然科学版). 2014(06)
[5]CFRP-PVC管混凝土轴压中长柱承载力研究[J]. 麻胜兰,姜绍飞.  土木工程学报. 2014(01)
[6]对LS-DYNA中混凝土HJC模型的探讨[J]. 常永奎,常凯,许超.  吉林建筑工程学院学报. 2013(02)
[7]爆炸荷载下FRP加固双向板动力响应数值模拟[J]. 潘金龙,周甲佳,罗敏.  解放军理工大学学报(自然科学版). 2011(06)
[8]CFRP钢管混凝土轴压短柱混凝土本构关系[J]. 顾威,李宏男,张美娜.  大连理工大学学报. 2011(04)
[9]预应力CFRP布加固损伤RC梁的动力特性研究[J]. 艾军,单岗,王侠伟,钱江,杨杰,陆耀清,徐春林.  振动与冲击. 2011(03)
[10]弹性聚合物和碳纤维布加固的砌体墙抗爆性能的数值分析[J]. 许三罗,方秦.  解放军理工大学学报(自然科学版). 2010(03)

博士论文
[1]爆炸荷载作用下钢管混凝土柱的动力响应及损伤评估[D]. 吴赛.长安大学 2015
[2]爆炸荷载下钢筋混凝土板的动态响应及损伤评估[D]. 李天华.长安大学 2012

硕士论文
[1]CFRP钢管混凝土柱抗爆动力响应研究[D]. 徐坚锋.长安大学 2014



本文编号：3695034