多级折板-聚氨酯泡沫耗能支座静力与冲击性能研究

发布时间：2020-06-08 14:32

【摘要】：近些年来各类爆炸事件对人类带来的经济损失及精神伤害引起了国内外学者对建筑结构抗爆的重视,除军事领域外,针对民用建筑和大型公共建筑的抗爆抗冲击设计也越来越得到人们的广泛关注。过去人们主要针对耗能材料进行研究,主要包括各种形式的薄壁金属管构件,近年来泡沫材料作为耗能构件填充材料逐步走进人们的视野,其中聚氨酯泡沫填充材料由于密度小、质量轻、能量吸收能力强的特点成为人们研究耗能材料的焦点。经过研究发现,在金属管中填充聚氨酯泡沫材料可大幅度提升构件的承载能力及耗能性能。本文提出一种具有多级折板的内嵌聚氨酯泡沫耗能支座,可将这种耗能支座放置在防爆幕墙与建筑结构构件之间,起到吸收爆炸时产生的爆炸能量以及减少建筑物所受到的爆炸荷载的作用。这种耗能支座以聚氨酯泡沫作为填充材料,以低碳钢加工成的板作为外套构件,经过加工装配成为内嵌聚氨酯泡沫复合构件。为研究这种新型耗能支座的耗能性能,对其展开单轴静载压缩试验及侧向冲击试验,并建立精细化有限元模型进行数值仿真模拟研究,最后在试验结果和有限元研究的基础上,进行参数分析,具体工作如下:1.设计制作两组具有同样参数的内嵌聚氨酯泡沫耗能支座,利用MTS电子万能材料试验机对其中一组耗能支座构件进行单轴静载压缩试验,给出了耗能支座构件在静力作用下的力学性能和耗能性能的具体量化评估指标,探究折板弯折角度、折板厚度及有无聚氨酯泡沫填充对这种耗能支座试件变形模式、力学性能以及耗能性能的影响。2.利用重力式落锤冲击试验系统对另一组耗能支座进行侧向冲击试验,与静力试验相同,给出耗能支座构件在冲击作用下的力学性能和耗能性能的具体量化评估指标,探究折板弯折角度、折板厚度及有无聚氨酯泡沫填充对这种耗能支座试件变形模式、力学性能以及耗能性能的影响。与静力试验结果进行对比分析,研究这两种不同荷载工况下耗能支座的破坏模式及耗能性能。3.建立耗能支座的精细化有限元模型,利用有限元软件LS-DYNA进行静力与冲击试验的数值模拟,并对比试验结果计算误差,验证建立的有限元模型的精确性。通过有限元结果,分析了试件的耗能过程及折板与聚氨酯泡沫在冲击与静力试验中的能量吸收性能,以及改变参数时支座各部分能量吸收值的变化。
【图文】：

来源化的日益进步，即使和平与发展仍是目前全世界的世界范围内不同的种族主义、极端分子的恐怖主义及地区经济发展不平衡的现象。这些现象所造成的无处不在，所以即使在科技发展迅速的今天，人类的危险。911 事件的发生使世界为之一振，2001 年 月 11 日遭到恐怖袭击，由于飞机的撞击以及汽油结构受到冲击荷载与爆炸荷载的双重作用从而产生0 多人死亡而且造成了不可估量的经济损失。与国，发生在国内的爆炸事件同样后果严重，不仅会造的精神伤害也不可估量。2010 年 7 月 28 日上午，到明火而发生爆炸，工厂周围的办公区域几乎被炸和吊顶被震散，受伤的人员多达 300 人，52 人重伤，很多伤员的衣服全部被烧完。

使用质量为 8.7kg 的半球形冲击锤头以 5.8m。研究了逐步取出夹芯对最大瞬时冲击力和能量吸收值沫，H250 与 Alporas 相比，所产生的瞬时冲击力和能量数值分析获得的峰值力、能量吸收值和失效模式都很好以上研究可知，在金属耗能构件中填充泡沫材料可明显能能力，，其中聚氨酯泡沫作为耗能材料因其质轻、造价量吸收能力等优点越来越多地被用来填充在金属构件中件结构形式的改良，构件整体的耗能性能会有进一步的文主要研究内容上述研究，本文提出了一种内嵌聚氨酯泡沫耗能支座，和冲击试验下的变形特征以及能量吸收性能，通过试验位移曲线，并引入可评价其耗能性能的几个耗能指标进行上对静力与冲击试验进行有限元模拟，将有限元结果与究了不同参数的变化对支座耗能能力的影响。耗能支座
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU31

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本文编号：2703222