钢筋混凝土结构破坏过程的近场动力学模拟

采用近场动力学(Peridynamics,PD)方法对钢筋混凝土结构破坏过程进行模拟,在"键"型近场动力学模型的基础上,考虑物质点对间的转动以突破泊松比的限制,采用能够描述混凝土材料的拉压异性和断裂特征的损伤模型,引入动态松弛、分级加载、平衡收敛准则和冲击接触等算法,建立了能准确描述钢筋混凝土结构破坏的近场动力学模型。模拟了钢筋混凝土梁在不同荷载作用下破坏的全过程,裂纹扩展路径以及最终破坏形式均与试验结果吻合,为解决工程结构破坏问题提供了一种有效的方法。

近场动力学与有限元混合模型研究

兼顾近场动力学(peridynamics, PD)模拟不连续问题的优势和有限单元法(finite element method, FEM)较高的计算效率,采用近场动力学与有限元混合建模方法,建立了新的混合模型。该模型在裂纹出现区域,采用近场动力学建模,其他区域采用八结点等参元建模。通过杆单元连接PD物质点与等参单元结点,将PD物质点对间相互作用视为杆单元,最后对单元刚度集成,实现了在有限元框架体系中两种方法的混合建模。该混合模型无需引入人工阻尼,提高了计算效率。此外,相较于四结点混合模型,采用高阶(八结点)等参元与近场动力学方法建立的混合模型具有更高的计算精度。通过数值算例验证了该方法的有效性,为断裂破坏问题的解决提供了一种新思路。

基于备用荷载路径法的核心筒悬挂钢结构连续倒塌研究

为了研究核心筒悬挂钢结构在施工过程中的抗连续倒塌性能,采用备用荷载路径法,运用MIDAS Gen软件对浦东新区黄浦江沿岸E8单元E17-4商业办公楼项目进行了连续倒塌分析研究,从结构模型中移除选定的关键受力构件,模拟结构施工过程中构件因偶然荷载的瞬间失效,通过计算结构在构件拆除后剩余结构的内力和变形,研究悬挂钢结构的倒塌机制并对其进行连续倒塌风险评估。结果表明:核心筒悬挂钢结构具有一定的抗连续倒塌能力,当失效1根关键构件时结构仍处于安全状态;当同时失效2根关键构件时结构接近倒塌风险,建议采取额外的设计加强措施。

爆炸荷载下装配式钢筋混凝土梁动力响应及抗爆性能研究

为了研究灌浆套筒连接的装配式钢筋混凝土梁的抗爆性能,建立了装配式钢筋混凝土梁的数值模型,采用多物质流固耦合算法,分析装配式钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的破坏形态和动态响应,通过参数化分析方法,研究了混凝土强度和纵筋配筋率以及炸药位置等因素对装配式梁抗爆性能的影响。结果表明:对于装配式钢筋混凝土梁,由于拼装位置处存在新旧混凝土的薄弱接触面,在爆炸荷载下应力波在梁内传递性能减弱,冲击力不能有效地传递给梁两侧,导致局部发生较严重的脆性破坏。提高混凝土强度和纵筋配筋率、改变炸药爆炸位置均能改善装配式钢筋混凝土梁的抗爆性能。