冲击波与破片联合作用下钢筋混凝土梁板构件的损伤效应

摘要

现今，由于恐怖主义、极端主义以及种族主义的存在，人类仍然生存在危险的环境中。炸弹是恐怖分子最常用的武器，包括人体炸弹以及汽车炸弹等。对于炸弹爆炸，大多数只考虑冲击波对建筑物的危害，而爆炸过程中产生的破片的危害大多数情况下都被忽略了。然而在近爆下破片对建筑物的损伤破坏是很严重的，因此，展开对冲击波与破片联合作用下的钢筋混凝土构件的损伤及变形研究是具有十分重要的理论与实际意义的。
　　本文运用ANSYS/LS-DYNA软件建立了钢筋混凝土梁板构件的分离式模型，钢筋与混凝土之间的连接采用共节点方法，将破片布置于炸药的下表面，通过引爆炸药，驱动破片飞散。
　　本文主要工作及研究成果如下：
　　（1）本文对近爆下钢筋混凝土梁板的实验进行了数值模拟分析，验证了本文所采用的参数的可靠性。
　　（2）本文研究了钢筋混凝土梁在冲击波单独作用、破片单独作用以及冲击波与破片联合作用下的动态响应，分析了爆炸距离、混凝土抗压强度、箍筋配筋率等参数对钢筋混凝土梁动态响应的影响。结果表明：冲击波与破片联合作用下，钢筋混凝土梁的动态响应大于冲击波、破片单独作用之和；爆炸距离的减小，会加剧钢筋混凝土梁的动态响应；混凝土强度的提高并不能有效降低钢筋混凝土梁的跨中位移；增大箍筋配筋率可以降低钢筋混凝土梁的动态响应。
　　（3）本文还研究了钢筋混凝土板在冲击波单独作用、破片单独作用以及冲击波与破片联合作用下的动态响应，分析了爆炸距离、钢筋间距、板厚、支撑条件等参数对钢筋混凝土板动态响应的影响。结果表明：在冲击波与破片联合作用下，钢筋混凝土板的动态响应大于冲击波、破片单独作用下动态响应之和；爆炸距离的减小，会加剧钢筋混凝土板的动态响应；增大板厚，钢筋混凝土板的破坏模式没有改变，板的动态响应减小；四边简支的钢筋混凝土板的破坏模式与对边简支的板的破坏模式不同，四边简支的板在联合作用下的破坏更倾向于双向弯曲破坏，对边简支的板在联合作用下的破坏更倾向于单向弯曲破坏；减小钢筋间距，可以有效增强钢筋混凝土板的抗爆抗侵彻能力。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状与水平

1.3 本文的主要工作

第2章 有限元动力分析的理论基础

2.1 ANSYS/LS-DYNA简介

2.2 计算方法

2.3 接触-碰撞算法

2.4 流固耦合算法

2.5 ANSYS/LS-DYNA的一般分析过程

2.6 本章小结

第3章 爆炸与破片相关理论及实验验证

3.1 爆炸理论

3.2 破片相关理论概述

3.3 钢筋混凝土梁模型的实验验证

3.4 钢筋混凝土板模型的实验验证

3.5 本章小结

第4章 钢筋混凝土梁在破片与冲击波联合作用下的损伤效应

4.1 有限元模型

4.2 破片与冲击波联合作用下RC梁的动态响应与二者单独作用对比

4.3 破片与冲击波联合作用下钢筋混凝土梁动力响应的参数化分析

4.4 破片与冲击波联合作用下钢筋混凝土梁的破坏模式

4.5 本章小结

第5章 钢筋混凝土板在破片与冲击波联合作用下的损伤效应

5.1 有限元模型

5.2 破片与冲击波联合作用下RC板的动态响应与二者单独作用下动态响应对比

5.3 破片与冲击波联合作用下钢筋混凝土板动力响应的参数化分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢