中空夹层金属管混凝土构件侧向冲击试验研究

发布时间：2021-08-02 06:03

　　为提高海洋平台结构的抗冰能力,提出一种新型中空夹层金属管混凝土导管腿构件。通过理论分析、数值模拟和试验相结合,研究不同外钢管材料（Q345钢、奥氏体304级不锈钢和T6061铝合金）对中空夹层钢管混凝土构件的影响。通过单次冲击和连续冲击两种加载方式进行加载,并与钢质空心导管腿进行对比,试验结果发现:组合构件抗冲击性能优于空管构件,铝合金组合构件整体抗冲击能力较差,不锈钢单次冲击作用下极限承载能量高达18.83kJ以上,小能量连续冲击作用下承载冲击次数最多,不锈钢组合构件抗冲击力学性能最好。结合有限元ABAQUS软件,对单次冲击构件建模并得出计算结果,与试验结果基本吻合。 

【文章来源】：振动.测试与诊断. 2020,40(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

试验装置和锤头尺寸（单位：mm)

图2为高速摄像机记录到的构件（SS-3）冲击全过程。可以看到，从触发落锤到冲击结束的整个过程可以被分解为几个阶段：(1)落锤释放，重力势能转化为动能；(2)落锤第1次与构件发生接触；(3)构件获得初速度与落锤一起向下运动，并且速度不断降低；(4)落锤与构件速度降为零，两者之间相对静止，此时跨中挠度达到最大值；(5)构件开始回弹，同时与落锤以同样的速度向上运动；(6)能量耗尽，落锤最终静止在构件表面，代表整个冲击过程结束。2.2 冲击力时程曲线

平台段是冲击过程中主要的耗能阶段，观察组合构件在相同的冲击能量下，外管材质从铝合金到不锈钢再到Q345钢，平台值越来越大，冲击持续时间越来越短。其中，铝合金组合构件在1m高度作用下外管即发生破坏，相较于其他2种材质起始高度为2.5m时没有出现开裂现象，铝合金组合构件的整体抗冲击性能较弱。结合图3与表3中金属材料力学性能参数，判断普通钢与不锈钢的差异性与屈服强度有关。因为冲击属于瞬时荷载，变形与损伤在瞬间完成，但是不锈钢组合构件一直承受到冲击高度为4.5m时依然没有出现外观损伤，良好的延伸率使其抗冲击潜力巨大。从冲击能量的角度，以构件外观没有出现明显损伤为标准，判断铝合金、普通钢及不锈钢组合构件的承受极限分别为4.18kJ以下、12.55～14.65kJ之间以及18.83kJ以上。2.2.2 连续冲击的冲击力时程曲线

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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[2]新型金属管混凝土海洋平台抗震、抗冰性能研究[D]. 刘康利.青岛理工大学 2018
[3]多次连续冲击下钢管混凝土的动力学特性研究[D]. 刘灿亮.安徽理工大学 2018
[4]不锈钢—混凝土—钢管组合构件在低速撞击下的力学性能研究[D]. 侯俊.太原理工大学 2017
[5]侧向撞击作用下不锈钢-混凝土-钢管组合构件的动力性能研究[D]. 姜珊.太原理工大学 2016
[6]侧向撞击作用下中空夹层钢管混凝土柱的动力性能及在汽车碰撞下的抗剪承载力[D]. 曹浩煜.太原理工大学 2014



本文编号：3317037