爆炸荷载下钢筋混凝土梁的变形和破坏

利用爆炸压力模拟器进行钢筋混凝土简支梁爆炸冲击实验,详细介绍了实验设计,通过实验系统分析了钢筋混凝土(RC)梁变形破坏特征以及钢筋作用机理和对变形破坏的影响,并建立了RC梁的分离式有限元模型,利用LS-DYNA分析了实验过程,对计算结果与实验结果进行了比较,分析了误差产生的原因,得到了爆炸冲击荷载作用下RC梁的损伤破坏特征和机理,可为毁伤评估和结构抗爆设计提供参考。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土板的抗爆性能分析

为研究玄武岩纤维布(BFRP)对钢筋混凝土结构的抗爆加固效果,利用LS-DYNA软件建立了空气中接触爆炸条件下BFRP加固钢筋混凝土板的有限元模型。利用流固耦合算法模拟了板的破坏过程,比较了加固前后板的破坏形态、钢筋应力及板底位移,并比较了玄武岩纤维布与碳纤维布(CFRP)的加固效果。发现BFRP能够增强板的刚度,降低钢筋应力,减少局部破坏,但也会加重混凝土保护层的破坏。在与CFRP加固效果相差不大的条件下,BFRP加固板保护层破坏较轻。结果表明,BFRP是钢筋混凝土结构在爆炸荷载下一种经济有效的加固材料。

强动载荷下钢筋混凝土结构计算模型简评

针对侵彻、爆炸等强动载作用下混凝土类结构计算中涉及的状态方程、变形破坏弹塑性本构关系与强度准则等关键问题,根据混凝土多组分特征,简述考虑介质中孔隙压缩的状态模型及弹塑性变形破坏中动态损伤演化模型,并在计算实验方法的基础上,给出需要进一步研究的建议。

弹体侵彻干砂的数值模型

基于砂粒的不可压缩性假设,利用球形空腔动态收缩模型和广义Mises强度准则推导了干砂的孔隙压密演化方程;根据Hugoniot冲击突跃条件和Grüneisen系数,推导了干砂考虑孔隙演化影响的状态方程;根据关联流动法则,得到了大变形时砂的弹塑性应力应变关系;基于动力有限元计算平台,采用上述模型分析了弹体高速侵彻干砂的作用过程。结果表明,该模型能够表征高速侵彻时砂的孔隙演化对应力应变状态的反向影响,能够较准确地反映高速侵彻作用下干砂的动力响应过程。

“结构力学”课程教学改革探索与实践

“结构力学”是土木工程专业的主干专业基础课。该课程的教学质量对学生学习后续专业课和培养任职能力具有非常重要的作用。针对课程理论性强、难度大的特点,以提高课堂教学效果、培养高素质优秀工程科技人才为目标,在教学过程中,教师采用先进的教学方法,借助求解器加强实践教学,实施“三阶段、多元化”的考核模式。经过一系列的教学改革探索,取得了良好的教学效果。

机场道面混凝土表面强化材料的性能研究

为解决寒冷地区机场混凝土道面在环境侵蚀和飞机荷载双重作用下,在承载力尚满足运行要求时所产生的表层破坏,提出将纤维、聚合物乳液掺入混凝土以及在混凝土表面喷涂硅烷保护剂等三种方式来增强道面混凝土的表面性能。设计了单面冻融循环试验和磨耗试验,以冻融后质量和相对动弹模量损失以及磨耗质量损失为评价指标对三种材料强化后的混凝土进行了对比分析,并分别对其强化机理和经济效益进行了分析。结果表明:三种强化方式均能有效提升道面混凝土的表面性能,其中掺加纤维和乳液的方式适合寒区新建机场的道面施工,表面喷涂硅烷的方式适合使用中机场道面的补强和使用寿命的延长。

纤维取向和混凝土层间界面对层布式钢纤维混凝土力学性能的影响研究

为研究纤维取向和混凝土层间界面对层布式钢纤维混凝土(LSFRC)力学性能的影响,首先进行了0.5%~1.5%3种纤维掺量的层布式钢纤维混凝土抗压、剪切和弯拉强度实验,接着建立了LSFRC立方体试件和棱柱体试件的精细有限元模型,分析了钢纤维数量、纤维取向和水泥混凝土层间界面结合方式对构件强度和变形能力的影响。实验表明,层布式钢纤维混凝土弯拉强度较素混凝土最大可提高58%。数值分析显示LSFRC棱柱试件层间最大剪应力可降低10.8%,底部跨中挠度可减小17.3%。研究表明,混凝土层间界面结合方式对试件受力有显著影响。钢纤维的掺入会导致试件中产生局部应力集中和整体应力分散两种作用机制,钢纤维抑制了混凝土受拉区的变形,提高了混凝土的抗折能力。

弹体贯穿钢筋混凝土板有限元模型比较分析

为研究钢筋对混凝土靶侵彻作用的影响,基于混合物理论,建立了钢筋混凝土的等效混合物模型,同时还建立了将钢筋等效为钢板和素混凝土板的有限元模型,并通过弹体贯穿剩余速度、靶体压力场对两种方法进行比较,分析侵彻作用过程。计算结果表明:基于混合物理论的等效钢筋混凝土混合物模型能够较好地反映侵彻时钢筋的作用,既可以满足计算精度,又能够简化建模过程,提高计算效率,是进行侵彻数值分析的有效简化方法;钢筋混凝土板自由表面附近的钢筋分布能够提高靶对弹体的阻力,但其作用效果有限。

接触爆炸条件下碳纤维布加固RC板的有限元分析

为探讨化爆条件下碳纤维布对钢筋混凝土板的加固效果,利用LS-DYNA软件分别建立加固RC板和普通RC板的分离式有限元模型。考虑了空气介质的影响,利用流固耦合算法模拟了集团装药接触爆炸对两种板的破坏效应。结果表明:该模型能较好地反映RC板的局部破坏特征。两种板呈现不同的破坏特点:加固板板底分布着大量次生裂缝,普通板底主裂缝明显并有隆起产生。比较表明:碳纤维布加固可提高板的整体性,缓解钢筋应力,有效减轻震塌破坏作用。而板底保护层混凝土的大量破坏则表明该部位是结构加固后的薄弱环节。