冲击荷载作用下钢筋混凝土深受弯构件的动力性能及损伤评估研究
发布时间：2021-05-08 13:26
近年来,频发的意外交通事故以及山区落石等自然灾害,使得服役期工程结构不可避免遭受极端冲击荷载的作用。极端冲击荷载极有可能使结构发生损伤甚至倒塌。深受弯构件因其刚度大、承载能力强等特点,被广泛应用于桥梁、高层以及超高层建筑,是工程结构中重要的承力构件。然而,目前关于深受弯构件的研究依旧集中于静荷载领域,对深受弯构件遭受动力荷载尤其是冲击荷载时的动力响应和损伤评估都鲜有研究。因此,本文基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,采用数值模拟方法对冲击荷载作用下钢筋混凝土深受弯构件的动力响应、不同参数对深受弯构件抗冲击性能的影响进行研究。同时,也对遭受冲击荷载后深受弯构件的损伤形成过程及损伤评估方法进行了研究。具体研究内容及主要结果如下:（1）对采用ANSYS/LS-DYNA建立冲击荷载作用下钢筋混凝土深受弯构件有限元模型过程中的关键内容进行了详述,主要包括钢筋、混凝土材料模型合理选取,单元类型、接触类型确定以及单元网格尺寸划分和数据结果处理方法等。建立了钢筋混凝土深受弯构件以及钢筋混凝土浅梁遭受冲击荷载的有限元模型,通过与文献中同一工况的试验结果对比,验证了本文数值模型建立方法的合理性与精确...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 冲击荷载下钢筋混凝土构件力学性能研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 动力荷载下构件损伤研究现状
1.4 深受弯构件研究现状
1.5 现有研究中存在的主要问题
1.6 本文研究内容
第2章 冲击荷载作用下RC构件数值模型建立
2.1 概述
2.2 ANSYS/LS-DYNA
2.2.1 LS-DYNA简介及特点
2.2.2 ANSYS/LS-DYNA分析流程
2.3 材料模型选取
2.3.1 钢筋材料模型
2.3.2 混凝土材料模型
2.3.3 其他材料模型
2.4 数值模型建立
2.4.1 钢筋混凝土建模方法
2.4.2 单元选取
2.4.3 沙漏控制
2.4.4 接触模拟
2.4.5 网格划分
2.4.6 结果输出与处理方法
2.5 数值模型验证
2.5.1 混凝土深受弯构件试数值模型验证
2.5.2 钢筋混凝土浅梁数值模型验证
2.5.3 总结
2.6 本章小结
第3章 冲击荷载作用下RC深受弯构件动力响应分析
3.1 概述
3.2 分析对象的选取及说明
3.3 深受弯构件动力响应分析
3.3.1 速度与位移分析
3.3.2 冲击力与支座反力分析
3.3.3 耗能机理分析
3.3.4 纵筋响应分析
3.3.5 变形与损伤模态分析
3.3.6 深受弯构件剪切动力行为特征分析
3.4 本章小结
第4章 深受弯构件抗冲击性能影响因素分析
4.1 概述
4.2 设计参数变化对深受弯构件抗冲击性能影响分析
4.2.1 混凝土强度变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.2.2 纵筋配筋率变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.2.3 边界条件变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.2.4 剪跨比变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.3 冲击参数变化对深受弯构件抗冲击性能影响分析
4.3.1 冲击位置变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.3.2 冲击物质量变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.3.3 冲击物形状变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.3.4 冲击物刚度变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.4 参数敏感性分析
4.5 本章小结
第5章 冲击荷载作用下RC深受弯构件损伤过程分析及损伤评估
5.1 概述
5.2 损伤形成过程
5.3 钢筋混凝土深受弯构件损伤评估
5.3.1 基于最大位移的损伤评估准则
5.3.2 损伤评估等级
5.3.3 P-I曲线主控参数选取
5.3.4 P-I曲线的建立方法
5.3.5 P-I曲线的构建
5.3.6 P-I曲线公式的拟合
5.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土单轴加载动力性能试验研究[J]. 沈丽,张丽,余振鹏,谢兴华. 混凝土与水泥制品. 2019(08)
[2]高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应试验研究[J]. 吴涛,刘喜,魏慧,黄华. 建筑结构学报. 2020(06)
[3]侧向冲击荷载下钢筋混凝土墩柱的性能[J]. 赵武超,钱江. 工程科学学报. 2019(03)
[4]无腹筋BFRP筋混凝土深梁受剪性能研究[J]. 张志金,刘华新,李庆文,王学志. 玻璃钢/复合材料. 2019(01)
[5]基于有限元网格尺寸效应影响的峰值应变修正研究[J]. 彭容新,陈爱军,贺国京,王解军. 铁道科学与工程学报. 2018(12)
[6]深受弯构件的有限元弹性分析[J]. 陈旭,邱志刚,魏留闯,周卫霞,熊平家. 公路工程. 2018(04)
[7]高温下钢筋混凝土梁抗冲击性能的细观数值分析[J]. 金浏,张仁波,徐建东,兰钰昌,杜修力. 中国科学:技术科学. 2018(06)
[8]落锤冲击下钢筋混凝土梁响应及破坏的数值模拟[J]. 宋敏,王志勇,闫晓鹏,王志华. 高压物理学报. 2018(03)
[9]基于拉压杆模型的预应力深梁抗剪承载力[J]. 仲济涛,王来,李云峰,周满. 中国公路学报. 2018(05)
[10]冲击荷载下钢筋混凝土梁的性能及损伤评估[J]. 赵武超,钱江,张文娜. 爆炸与冲击. 2019(01)
博士论文
[1]落石冲击作用下桥梁墩柱损伤和防护研究[D]. 顾乡.西南交通大学 2017
[2]冲击荷载作用下钢筋混凝土梁响应特征及设计方法研究[D]. 赵德博.湖南大学 2017
[3]钢纤维高强混凝土构件抗爆性能与损伤评估[D]. 李楠.长安大学 2015
[4]钢筋混凝土构件在爆炸载荷作用下的毁伤效应及评估方法研究[D]. 汪维.国防科学技术大学 2012
硕士论文
[1]横向撞击作用下内配圆钢管的圆钢管混凝土构件的力学性能研究[D]. 何佳星.兰州理工大学 2018
[2]冲击荷载作用下钢管混凝土柱损伤评估方法研究[D]. 王路明.西南交通大学 2018
[3]常温下及高温后RC深受弯构件的抗剪性能研究[D]. 王伟.中国矿业大学 2018
[4]冲击作用下锈蚀钢筋混凝土梁力学性能研究[D]. 杨茵.华南理工大学 2018
[5]不同应变率下混凝土动态力学性能试验研究[D]. 刘练.湖南大学 2017
[6]深受弯构件受剪性能影响参数显著性分析[D]. 王洁.长安大学 2017
[7]无腹筋混凝土深梁受剪承载力尺寸效应试验研究[D]. 李烨.湖南大学 2016
[8]基于软化压杆—拉杆模型的钢筋混凝土深梁受剪承载力研究[D]. 申扬.北京交通大学 2016
[9]基于OpenSEES的钢筋混凝土深梁抗剪性能研究[D]. 李海利.长安大学 2015
[10]基于贝叶斯理论的钢筋混凝土深受弯构件抗剪性能研究[D]. 吕贝贝.长安大学 2015
本文编号：3175415
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 冲击荷载下钢筋混凝土构件力学性能研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 动力荷载下构件损伤研究现状
1.4 深受弯构件研究现状
1.5 现有研究中存在的主要问题
1.6 本文研究内容
第2章 冲击荷载作用下RC构件数值模型建立
2.1 概述
2.2 ANSYS/LS-DYNA
2.2.1 LS-DYNA简介及特点
2.2.2 ANSYS/LS-DYNA分析流程
2.3 材料模型选取
2.3.1 钢筋材料模型
2.3.2 混凝土材料模型
2.3.3 其他材料模型
2.4 数值模型建立
2.4.1 钢筋混凝土建模方法
2.4.2 单元选取
2.4.3 沙漏控制
2.4.4 接触模拟
2.4.5 网格划分
2.4.6 结果输出与处理方法
2.5 数值模型验证
2.5.1 混凝土深受弯构件试数值模型验证
2.5.2 钢筋混凝土浅梁数值模型验证
2.5.3 总结
2.6 本章小结
第3章 冲击荷载作用下RC深受弯构件动力响应分析
3.1 概述
3.2 分析对象的选取及说明
3.3 深受弯构件动力响应分析
3.3.1 速度与位移分析
3.3.2 冲击力与支座反力分析
3.3.3 耗能机理分析
3.3.4 纵筋响应分析
3.3.5 变形与损伤模态分析
3.3.6 深受弯构件剪切动力行为特征分析
3.4 本章小结
第4章 深受弯构件抗冲击性能影响因素分析
4.1 概述
4.2 设计参数变化对深受弯构件抗冲击性能影响分析
4.2.1 混凝土强度变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.2.2 纵筋配筋率变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.2.3 边界条件变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.2.4 剪跨比变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.3 冲击参数变化对深受弯构件抗冲击性能影响分析
4.3.1 冲击位置变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.3.2 冲击物质量变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.3.3 冲击物形状变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.3.4 冲击物刚度变化对深受弯构件抗冲击性能的影响分析
4.4 参数敏感性分析
4.5 本章小结
第5章 冲击荷载作用下RC深受弯构件损伤过程分析及损伤评估
5.1 概述
5.2 损伤形成过程
5.3 钢筋混凝土深受弯构件损伤评估
5.3.1 基于最大位移的损伤评估准则
5.3.2 损伤评估等级
5.3.3 P-I曲线主控参数选取
5.3.4 P-I曲线的建立方法
5.3.5 P-I曲线的构建
5.3.6 P-I曲线公式的拟合
5.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土单轴加载动力性能试验研究[J]. 沈丽,张丽,余振鹏,谢兴华. 混凝土与水泥制品. 2019(08)
[2]高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应试验研究[J]. 吴涛,刘喜,魏慧,黄华. 建筑结构学报. 2020(06)
[3]侧向冲击荷载下钢筋混凝土墩柱的性能[J]. 赵武超,钱江. 工程科学学报. 2019(03)
[4]无腹筋BFRP筋混凝土深梁受剪性能研究[J]. 张志金,刘华新,李庆文,王学志. 玻璃钢/复合材料. 2019(01)
[5]基于有限元网格尺寸效应影响的峰值应变修正研究[J]. 彭容新,陈爱军,贺国京,王解军. 铁道科学与工程学报. 2018(12)
[6]深受弯构件的有限元弹性分析[J]. 陈旭,邱志刚,魏留闯,周卫霞,熊平家. 公路工程. 2018(04)
[7]高温下钢筋混凝土梁抗冲击性能的细观数值分析[J]. 金浏,张仁波,徐建东,兰钰昌,杜修力. 中国科学:技术科学. 2018(06)
[8]落锤冲击下钢筋混凝土梁响应及破坏的数值模拟[J]. 宋敏,王志勇,闫晓鹏,王志华. 高压物理学报. 2018(03)
[9]基于拉压杆模型的预应力深梁抗剪承载力[J]. 仲济涛,王来,李云峰,周满. 中国公路学报. 2018(05)
[10]冲击荷载下钢筋混凝土梁的性能及损伤评估[J]. 赵武超,钱江,张文娜. 爆炸与冲击. 2019(01)
博士论文
[1]落石冲击作用下桥梁墩柱损伤和防护研究[D]. 顾乡.西南交通大学 2017
[2]冲击荷载作用下钢筋混凝土梁响应特征及设计方法研究[D]. 赵德博.湖南大学 2017
[3]钢纤维高强混凝土构件抗爆性能与损伤评估[D]. 李楠.长安大学 2015
[4]钢筋混凝土构件在爆炸载荷作用下的毁伤效应及评估方法研究[D]. 汪维.国防科学技术大学 2012
硕士论文
[1]横向撞击作用下内配圆钢管的圆钢管混凝土构件的力学性能研究[D]. 何佳星.兰州理工大学 2018
[2]冲击荷载作用下钢管混凝土柱损伤评估方法研究[D]. 王路明.西南交通大学 2018
[3]常温下及高温后RC深受弯构件的抗剪性能研究[D]. 王伟.中国矿业大学 2018
[4]冲击作用下锈蚀钢筋混凝土梁力学性能研究[D]. 杨茵.华南理工大学 2018
[5]不同应变率下混凝土动态力学性能试验研究[D]. 刘练.湖南大学 2017
[6]深受弯构件受剪性能影响参数显著性分析[D]. 王洁.长安大学 2017
[7]无腹筋混凝土深梁受剪承载力尺寸效应试验研究[D]. 李烨.湖南大学 2016
[8]基于软化压杆—拉杆模型的钢筋混凝土深梁受剪承载力研究[D]. 申扬.北京交通大学 2016
[9]基于OpenSEES的钢筋混凝土深梁抗剪性能研究[D]. 李海利.长安大学 2015
[10]基于贝叶斯理论的钢筋混凝土深受弯构件抗剪性能研究[D]. 吕贝贝.长安大学 2015
本文编号：3175415
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