芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击特性及损伤分析

为了研究1000D629T/EPMOLD110芳纶平纹编织复合材料平板抗冲击行为及损伤特性,采用真空辅助树脂灌注成型技术(VARI)和树脂传递模塑成型技术(RTM)加工不同厚度的平板试验件,通过空气炮装置进行弹道冲击试验。同时,基于芳纶平纹编织复合材料基础力学性能试验数据,建立经验证的细观代表体积单元(RVE)模型,通过拟合确定宏观模型的材料本构参数;建立芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击宏观有限元模型,结合CT扫描结果进一步分析其弹道极限特性及损伤形貌等。结果表明:芳纶平纹编织复合材料平板在圆柱弹体冲击试验下的失效模式主要为纤维拉伸断裂、纤维脱出、面外剪切与层间分离等;随着平板厚度增加,其弹道极限相应增加,且与VARI工艺相比,采用RTM工艺可将芳纶平纹编织复合材料平板的抗冲击性能提升5%;芳纶平纹编织复合材料平板宏观模型的弹道冲击仿真结果与试验结果吻合较好,弹道极限误差在1%以内。

钢筋混凝土网格剪力墙双参数地震损伤模型及损伤分析

为了研究钢筋混凝土网格剪力墙在地震作用下的损伤演化规律,对已有钢筋混凝土构件双参数地震损伤模型进行修正,提出了适用于网格剪力墙的地震损伤模型;利用灰色关联方法,对网格剪力墙试验信息进行分析,确定关键设计参数,给出损伤模型中的组合系数计算公式。研究了剪跨比、轴压比、竖肢宽度和横肢高度等参数对网格墙损伤的影响,得到网格剪力墙主要影响参数与损伤演化的关系。基于所提出的损伤模型,计算了网格剪力墙的损伤指数,根据网格剪力墙构件破坏程度将其划分为基本完好、轻微破坏、中度破坏、严重破坏和倒塌失效5个损伤等级,标定了不同损伤等级的损伤指数区间。

考虑锈蚀钢筋黏结退化的多跨连续梁桥地震损伤分析

以四跨连续梁桥为工程背景,文中建立全桥地震响应数值模型,考虑黏结滑移效应对桥梁的影响。针对不同工况,即是否考虑墩底纵筋的黏结滑移效应,以及考虑墩底锈蚀钢筋的黏结滑移效应,评估桥墩的损伤状态。并研究考虑黏结滑移效应和考虑锈蚀钢筋混凝土黏结滑移效应对在役混凝土桥墩地震响应的影响,探讨对四跨多跨连续梁桥地震损伤的影响。结果显示,在考虑黏结滑移效应和钢筋锈蚀的情况下,桥梁的滞回耗能减弱,损伤程度减轻,但钢筋锈蚀会加剧墩柱的受损程度,导致抗震性能进一步下降。综合分析发现,在纵向地震中,黏结滑移效应对桥墩的影响较大,通过合理的配筋和箍筋布置可以实现纵横向差异化设计,以达到预期的抗震性能。

圣寿寺唐代砖塔地震响应和损伤分析

为研究圣寿寺塔在地震作用下的响应及损伤机制,对其进行抗震保护,通过有限元软件ABAQUS以分层建模方法建立塔体结构的数值模型,计算了其动力特性。并输入El-Centro波、Taft波和兰州人工波,通过计算塔体地震反应,得到结构的加速度放大系数、层间位移以及层间位移角,分析了结构的地震损伤分布规律。结果表明,塔顶的加速度放大效应最为显著,水平层间位移角值最大,结构上部较早发生塑性变形而开裂破坏。塔底地震损伤明显,首层是结构的薄弱部位,灰缝早于块体发生开裂并逐层向上延伸。塔檐先于塔体发生受拉破坏,破坏区域自塔檐中部向四角蔓延。研究结果为圣寿寺塔的抗震能力评估提供依据,为其抗震保护奠定基础,研究方法可为其他砖石古塔提供参考。

某型导弹雷达车阵面调整系统战场损伤分析技术与应用

综合运用现有的战场损伤分析方法,分析了导弹雷达车阵面调整系统基本功能项目,预测了战场上可能出现的损伤情况,梳理了不同层次损伤影响的逻辑关系,建立了有效定位损伤部位的流程,为获取导弹雷达车战场抢修数据,进一步开展战场抢修研究提供了理论方法参考。

考虑各施工阶段受力影响的连续刚构桥梁地震损伤分析

为研究处于各施工阶段的连续刚构桥梁受力情况的不同在抗震易损性方面的影响,通过研究一座大跨高墩连续刚构桥进一步对该类桥的地震损伤性能进行分析。以Midas/Civil软件建立各施工阶段模型,提取施工阶段的受力情况,并将各阶段受力情况输入Abaqus软件建立的结构模型中,并以等效荷载法提出的适用于连续刚构桥在施工阶段下主梁和主墩的内力等效荷载计算公式验证内力的吻合情况。基于规范反应谱生成10组近断层脉冲型地震动记录,分别输入两组模型,以增量动力分析法对是否考虑施工阶段受力情况的两组模型进行时程分析。曲率延性系数为损伤指标划分损伤状态,基于理论易损性分析方法,加速度峰值作为地震动强度指标,取得主墩墩底、墩顶和墩梁固结处地震易损性曲线。研究结果显示:内力等效荷载计算公式模拟的等效内力与各施工阶段的内力吻合较准确;相同地震动强度不同施工阶段下,墩底、墩顶和墩梁固结处各损伤状态的损伤超越概率均随主梁悬臂长度的增加而增加;不考虑施工阶段桥梁的受力将会低估墩底、墩顶的损伤概率,同时高估墩梁固结处的损伤概率。损伤概率低估量在墩底沿纵桥向最大,且该低估量的大小也与主梁悬臂长度有直接关系,随悬臂长度的增加而增大。

基于WEIBULL分布冻融循环下喷射混凝土的损伤分析

为研究喷射混凝土在冻融循环及单轴受压作用下的损伤分析,依据混凝土损伤力学和热力学理论,同时基于双参数WEIBULL分布概率函数和Lemaitre应变等效原理,建立喷射混凝土在冻融循环作用和单轴受压作用下的损伤本构模型,对36块喷射混凝土试件的冻融循环试验和单轴压缩试验的结果进行分析,讨论各参数对材料的应力应变影响规律,并验证模型的合理性与适用性。

建筑结构裂缝检测与损伤分析技术研究

为探索裂缝检测和损伤分析的创新技术,从而达到高精度和高效率地对裂缝进行检测和分析。该研究讨论了建筑结构裂缝检测和损伤分析技术目前所处的地位和面临的挑战;将深度学习算法与图像处理技术相结合实现裂缝自动识别与精准定位,并在此基础上构建损伤程度评价模型定量评价损伤程度。研究结果表明,所提技术显著提升裂缝检测精度及效率,损伤分析模型评估精度高,可为建筑结构安全监测及损伤评估提供科学有效手段,有较大理论价值及实践意义。

盐冻作用下沙漠砂再生混凝土损伤分析

为了探究沙漠砂再生混凝土在盐冻作用下的损伤规律,文章采用快冻法对混凝土试块在不同侵蚀介质和不同冻融循环次数中的表观变化、质量损失率、相对动弹性模量进行分析。结果表明,随着冻融循环次数的增加,沙漠砂再生混凝土表层砂浆、细骨料和粗骨料相继出现脱落,混凝土质量和相对动弹性模量不断减小。同时,以相对动弹性模量作为评价指标建立损伤模型,并预测了沙漠砂再生混凝土在内蒙古呼和浩特地区的服役寿命。

强震下大跨度连续梁桥损伤分析

连续梁桥结构常因地震发生损伤甚至倒塌而失去交通作用,研究强震下大跨度连续梁桥的损伤破坏机制对提高桥梁抗倒塌性能具有重要意义.基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,考虑桥墩材料非线性、损伤过程大变形非线性以及梁端非线性碰撞,建立大跨度连续梁桥在强震作用下的损伤三维数值模型,进行非线性分析,直观模拟大跨度连续梁桥在强震作用下的损伤破坏过程,从连续梁桥的应变与位移响应、桥墩损伤和梁-台间碰撞作用等方面分析了大跨度连续梁桥的地震损伤情况.研究结果表明:单向地震动输入与双向地震动输入作用下破坏模式基本一致,破坏模式由桥梁结构本身决定,地震动输入方式影响较小;大跨度连续梁桥的地震损伤是逐渐发展的过程,桥墩混凝土损伤因子不断累积达到0.99,固定墩底部发生受弯塑性破坏,桥梁发生损伤破坏.

三轴受压聚丙烯纤维珊瑚海水混凝土力学性能及损伤分析

为了研究聚丙烯纤维珊瑚海水混凝土三轴受压时的力学性能,以侧向围压和聚丙烯纤维掺量为变化参数,对36个试件开展了常规的三轴压缩加载试验。通过试验总结了试件的破坏形态,并获取其三轴受压试验过程的应力-应变曲线。基于试验数据,分析了变化参数对聚丙烯纤维珊瑚海水混凝土特征点参数和损伤演化过程的影响规律,提出了侧向围压与聚丙烯纤维珊瑚海水混凝土力学性能指标的关系表达式。试验结果表明:聚丙烯纤维珊瑚海水混凝土的破坏形态随侧向围压的增大逐渐由竖向劈裂转为斜向剪切和横向断裂;三轴受压状态下,掺入适量聚丙烯纤维可有效提高珊瑚海水混凝土的初始弹性模量、峰值应力和峰值应变。

高强钢筋页岩陶粒混凝土柱偏心受压性能研究及损伤分析

为了解高强钢筋页岩陶粒混凝土柱偏心受压性能及其损伤演变,对7个配置HRB500钢筋和1个配置HRB400钢筋的页岩陶粒混凝土柱试件进行了偏心受压试验,研究了钢筋强度、页岩陶粒混凝土强度、偏心距和长细比对其受压性能以及损伤演化的影响。结果表明:高强钢筋页岩陶粒混凝土柱偏心受压构件破坏分为大偏心受压破坏、小偏心受压破坏两种;随着页岩陶粒混凝土强度的提高、偏心距和长细比的减小,试件的跨中侧向挠度均减小;偏心距对试件损伤影响较大,偏心距越小,试件的损伤程度越小。

准静态载荷作用下螺栓连接CARALL结构的损伤分析

碳纤维增强铝合金层合板(CARALL)是一种较新的纤维金属层压材料。为研究CARALL层合板的螺栓连接性能,采用热压罐固化成型工艺制备试件,对其螺栓连接结构进行准静态拉伸试验。对接头在承受准静态拉伸载荷时的失效过程进行了讨论,失效模式涵盖铝合金塑性变形、碳纤维断裂和界面分层。针对CARALL各层的不同材料成分分别建立失效模型,并采用VUMAT子程序实现了基于三维Hashin失效准则对CFRP层的渐进损伤分析。试验与有限元预测的极限载荷相对误差为8.9%,且所提出的模型能较准确预测试件发生分层失效的位置,证明了该模型能够有效地预测碳纤维增强铝合金层合板单钉螺栓连接结构的力学性能。

碳-玻混杂复合材料单钉单剪螺栓连接结构失效模式及渐进损伤分析

采用试验和数值模拟相结合的方法,研究碳-玻混杂复合材料螺栓连接结构的失效载荷、失效模式及其渐进损伤过程。基于ABAQUS平台建立了36种不同宽径比(W/D)、端径比(E/D)连接结构的有限元模型。根据三维Hashin失效准则和三维Chang-Chang失效准则,结合连接结构的拉伸试验,分析了结构尺寸E/D、W/D对失效载荷和失效模式的影响,探讨了不同失效模式下的渐进损伤过程。研究结果表明,一定混杂比的碳-玻复合材料螺栓连接结构的失效主要有挤压失效、剪切-挤压混合失效、拉伸失效三种模式;连接结构的结构尺寸E/D、W/D对结构的失效载荷和失效模式影响较大;连接结构的挤压失效模式是层合板在螺栓孔挤压边轴线位置发生基体挤压损伤,并沿轴线方向呈扇形向外扩展至结构失效;剪切-挤压破坏模式是层合板在螺栓孔至端面处发生大量纤维和基体的拉伸损伤,伴随螺栓孔受压边基体挤压损伤,形成豁口至结构失效;拉伸失效模式是层合板在螺栓孔上下位置发生纤维和基体拉伸损伤,并沿横向扩展至层合板上下边缘至结构失效。

船撞全直桩码头的损伤分析

采用集中参数模型和附加质量法分别考虑桩-土相互作用和动水压力作用,应用碰撞接触算法模拟船舶与码头碰撞效应,对全直桩码头进行了船舶撞击作用下的动力损伤分析。结果表明,考虑动水压力作用对船撞码头的碰撞力、码头位移和基桩损伤影响较小,基本可以忽略;考虑桩-土相互作用对船撞码头的位移和基桩损伤影响较大,不可忽略。同时分析了撞击位置、撞击角度和撞击速度对船撞码头结构损伤的影响。结果表明,撞击位置在码头边缘、撞击角度为90°(垂直于码头前沿)时对码头不利;撞击速度越大,码头破坏越严重。

走滑断层位错作用下城市地铁隧道损伤分析

为了能够较快速、较准确地估计出穿越活断层城市地铁隧道的抗震薄弱部位,基于拟静力弹塑性有限元方法,以北京地铁7号线工程的区间隧道作为研究对象,采用数值模拟的方法研究了在走滑断层位错作用下地铁隧道的非线性反应。通过在数值计算模型中嵌入合理的损伤塑性本构模型,利用损伤指标研究了走滑断层下衬砌结构的破坏形式,重点分析了结构损伤的开始部位、发展过程以及最终的损伤程度,并建立了能够估计结构损伤范围及破坏最严重位置的统计关系式。结果表明,在走滑断层作用下衬砌结构出现损伤的区域主要发生在活断层附近一定范围内,拱腰部位的损伤最为严重;增加基岩上覆土层厚度能够减轻衬砌结构的破坏程度,当基岩上覆土层厚度大于等于临界覆盖土层厚度时可以不考虑走滑断层断裂对于浅埋隧道的影响。衬砌结构损伤区域长度与震级的大小和土层厚度有关,损伤最严重的位置随土层厚度的变化而改变。研究成果为穿越活断层地铁隧道的抗震设计和安全性评价提供了参考依据。

三峡水电站钢蜗壳外围混凝土损伤分析

将损伤力学引入三峡水电站钢蜗壳外围混凝土的非线性计算,研究混凝土由微观到宏观开裂的演变规律,为结构的损伤评估和配筋设计提供重要的参考。采用编制的正交异性三维损伤有限元程序对蜗壳结构进行损伤计算,细致地分析了钢蜗壳不同内水压力时,其外围混凝土的损伤分布规律及应力应变情况。结果表明:三峡水电站蜗壳结构具有较高的安全储备,结构设计合理。

基于频率测量的高层建筑地震作用损伤分析

为寻找一种更有效的地震引起的高层建筑损伤识别方法,在前人研究的基础上,根据地震作用下高层建筑结构自振频率的变化规律,提出了一种新的损伤模型.该损伤模型考虑了高阶振型、振型参与系数、结构形式和结构自振频率测试方法等影响因素.利用所提出的损伤模型对2个高层混凝土结构模型模拟地震振动台试验数据进行了分析,结果表明,该损伤模型与试验现象基本吻合.

沥青混凝土路面表面裂缝的疲劳变温损伤分析

以沈阳—大连高速公路为工程背景 ,应用连续损伤力学理论 ,计入变温引起的沥青混凝土面层材料的非均匀性 ,对含表面裂缝的路面体进行疲劳变温有限元分析 。

复合材料层合板压缩载荷下渐进损伤分析与试验验证

基于渐进损伤分析方法,建立了复合材料层合板的三维有限元模型。该模型包含应力分析求解、单元失效判定和损伤单元材料性能退化。采用了修正的带剪切非线性的Hashin准则作为单元的失效判据,使用Camanho模型对失效单元进行材料性能退化。通过编写用户自定义材料子程序(UMAT),实现了失效准则与材料退化准则在Abaqus中的应用。并对有限元模型进行了试验验证。计算值与试验值之间误差为8.7%。有限元计算得出的失效位置与失效模式和实验吻合很好,结果表明本文模型能合理进行层合板的强度预测和失效分析。