基于荷载时程分析法的钢筋混凝土与钢板混凝土墙冲击响应对比分析

为对比核电站核岛厂房钢筋混凝土结构(RC)与钢板混凝土结构(SC)外墙的抗冲击性能,基于荷载时程分析法,用显示非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA仿真分析1/7.5比例飞机模型撞击RC、SC墙的冲击实验。将RC、SC墙破坏模式、混凝土碎片残余速度及背部钢板变形等计算结果与飞射物-靶体相互作用分析法计算结果及实验结果以及同厚度不同结构类别墙的计算结果进行对比。结果表明,基于荷载时程分析法计算结果有一定保守性,与实验结果吻合较好,且SC墙抗冲击性能优于RC墙,尤其背部钢板能有效约束混凝土撞击方向的运动及限制混凝土碎片飞溅。用于抗飞机撞击的SC结构墙体厚度可适当减薄。

基于荷载时程分析法的商用飞机撞击钢板混凝土结构安全壳的有限元分析

由于钢板混凝土墙背部钢板能够有效地约束混凝土在撞击方向上的运动以及限制混凝土碎片的飞溅,为了抵御商用飞机撞击,新型核电机组的核岛厂房外墙通常设计为钢板混凝土结构(SC)。基于荷载时程分析法,运用经典的显式非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,进行了波音707-320型号商用飞机撞击某钢板混凝土结构安全壳的响应分析。计算结果表明,即使在安全壳筒身最不利撞击部位冲击作用下,像波音707-320型号的商用飞机对该安全壳的影响是较小的,且增大钢板的厚度能够有效的减小冲击作用下结构的响应。

张拉整体塔结构风荷载时程模拟及风振分析

为研究张拉整体功能性建筑,比较分析了5种不同的风速功率谱函数,得知张拉整体塔结构的风荷载计算在一定高度内可以不考虑风速谱的变化;模拟了张拉整体塔结构不同高度处的风速时程,并转化为风荷载时程;对在465 MPa初始预应力状态下的结构进行了风振分析,得知其风振响应较小;比较分析了不同初始预应力下结构的风振响应,得知3种杆件的动静比都随预应力增大而增大,在一定范围内的不同初始预应力下结构各节点最大位移基本相等.

基于荷载时程分析法的钢板混凝土结构墙的抗冲击性能敏感性分析

选取由表面钢板、拉结筋、剪力钉及混凝土组成的钢板混凝土结构墙为研究对象,运用经典显式非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,基于荷载时程分析法进行了一系列影响钢板混凝土结构墙抗冲击性能的参数敏感性分析。这些参数包括:墙体厚度、钢板厚度、拉结筋直径与间距等。分析结果表明,以上参数均会影响墙体的抗冲击性能,尤其是墙体与钢板的厚度以及拉结筋的间距。本文的研究工作对于核电厂核岛厂房钢板混凝土结构外墙的设计具有一定的指导与参考意义。

商用飞机撞击刚性墙的荷载时程分析方法

针对商用飞机撞击刚性墙问题开展研究。首先,使用ANSYS/LS-DYNA软件建立了飞机的有限元模型,并对飞机撞击刚性墙的过程进行数值模拟。接着,采用Riera法对飞机撞击力进行理论计算,以验证数值模拟结果的准确性。最后,基于数值模拟结果对传统荷载时程分析方法进行改进,提出了可考虑不同撞击速度的荷载时程曲线调整方法以及加载区域确定方法,并对改进方法的有效性进行分析验证。结果表明:本文所提荷载时程分析改进方法简单有效,能够准确反映不同速度飞机撞击下刚性墙的最大位移响应,适用于重大工程结构的飞机撞击分析。

输电塔脉动风荷载功率谱模型及时程模拟

基于风洞试验得到输电塔线性一阶广义荷载谱,推导了输电塔顺风向、横风向基本脉动风压功率谱公式,给出了输电塔顺风向、横风向任意阶广义荷载功率谱及分段脉动风荷载功率谱公式.基于此功率谱,应用谐波叠加法,建立了脉动风荷载时程数值模拟方法.脉动风荷载功率谱不仅与来流的风速、风速谱、气动导纳有关,还与地面粗糙程度、塔架构件的投影面积及沿高度分布情况、压力系数等有关,广义荷载谱还与振型有关.以一窄基输电塔为例,用Matlab语言编程,计算了广义荷载和分段风荷载功率谱,模拟了脉动风荷载时程.算例分析表明,输电塔抗风分析中,横风向脉动风荷载虽然比顺风向小,但远没有到可以忽略的程度,建议考虑横风向脉动风荷载功率谱或施加横风向荷载时程.

基于荷载时程分析法的飞机撞击反应堆安全壳的对比研究

应用非线性有限元分析程序LS-DYNA,利用欧洲压水堆EPR核电厂所采用的超设计基准事件大型商用飞机恶意撞击安全壳的等效荷载曲线和HAD101/04《核电厂厂址选择的外部人为事件》中提供的设计基准事件波音707-320小型飞机等效荷载曲线分别作用在某反应堆安全壳上,比较两种不同的荷载曲线对同一反应堆安全壳的响应。

某钢结构气象塔在时程风荷载作用下考虑P-Δ效应的动力时程分析

根据线性过滤器中的自回归模型,借助数值分析软件MATLAB编写了频域转换时域程序,模拟了场地上不同高度处的具有空间相关性的时程风荷载,然后利用有限元软件SAP2000对钢结构气象塔进行时程风荷载作用下动力时程分析,得到气象塔的时程位移、时程速度和时程加速度响应,并将静力风荷载位移响应与时程位移峰值响应进行对比,作了误差分析。

Conwep算法和压力时程曲线荷载施加法在爆炸毁伤分析中的适用性

为给大型结构毁伤研究提供技术支撑,应用显示动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA,以加筋板毁伤实验为依据,分别采用Conwep算法和压力时程曲线荷载施加法将爆炸荷载施加到加筋板模型上,将两种方法的数值模拟结果与实验结果进行对比,并从受爆结构单元、荷载施加范围以及结构位移与速度3个角度分析两种方法的适用范围和局限性。结果表明:应用Conwep算法得出的数值模拟结果与实验结果的相对误差不大于5.15%;应用压力时程曲线荷载施加法得出的数值模拟结果与实验结果的相对误差不大于5.46%,均满足工程要求。因此两种方法均可作为爆炸荷载施加方法。

动力设备荷载模拟及设备-桩基体系非线性动力分析

采用人工模拟设备动力荷载对桩基和上部设备协同工作体系进行了非线性振动时程分析。在分析过程中,针对设备振动荷载不易确定的特点,根据实测的荷载时程曲线,以及设备的极限荷载,按平稳高斯过程三角级数模型构造人工荷载时程曲线,将其作为设备的外部施加动荷载。在设备-桩基体系协同工作有限元模型中,采用粘滞边界模拟承台周边的地基土,地基弹簧弹性系数采用粘-弹性半空间法计算,使得整个体系的计算规模得到简化。利用模态叠加法对该体系进行动力时程分析。将上述方法应用到常州盘固水泥厂水泥立磨设备基础分析,并与实测结果进行对比,验证了该方法的计算精度。

高层建筑结构风振时程分析软件的技术研究

高层建筑风振舒适度已受到普遍关注,目前常采用规范的经验公式和风洞模型试验实测计算。但随着结构体系的复杂化及采用附加阻尼器减振技术的日益广泛化,进行结构的风振时程分析是更为简单直接和准确的分析方法。本文采用自回归滤波法技术,考虑三维空间相关性,对具有随机性的脉动风荷载进行有效的模拟;通过编制软件生成风压时程数据并自动输出至结构有限元软件进行风振时程分析,为高层建筑的风振控制分析提供了可行的方法;最后,将该风动力荷载数值模拟技术与动力时程分析技术相结合进行算例分析验证,经过对比研究表明该风振时程分析方法可应用于工程分析与设计。

风作用下电梯试验塔的动力时程分析

以电梯试验塔的主体结构为研究背景,根据风的相关理论采用时域分析法中的线性滤波法,借助编程软件MATLAB进行编程模拟得到具有随机性的脉动风速时程曲线,从而得到风荷载时程。然后利用有限元软件Ansys对结构进行建模,将具有空间相关性的时程风荷载加到模型上,得到结构的时程位移,得出结论。

设备-基础-地基体系协同工作非线性动力分析

在考虑地基、基础和上部设备协同工作的基础上,对设备-基础-地基体系进行了非线性三维有限元动力分析。在分析过程中,根据粘-弹性半空间法计算了地弹簧的弹性系数,在满足计算精度的条件下,计算得到了一定程度的简化。根据实测的荷载时程曲线及设备的极限荷载,构造了人工荷载时程曲线,将其作为该体系的外部施加荷载,利用模态叠加法对该体系进行了动力时程分析。最后,通过一实例验证了该方法的合理性和精确性。

大跨空间结构风致动力稳定分析

研究大跨空间结构在随机数值风场作用下的动力稳定性能,并与静力全过程进行对比分析。以空间网架结构为例应用Abaqus对结构进行特征值分析,应用改进的弧长法对结构在非线性和带有初始缺陷的条件下进行全过程稳定分析,初步判定结构的失稳极限荷载,最后通过逐步增量动力分析对每个风荷载强度指标进行结构的弹塑性时程分析,并且利用Budiansky-Roth(B-R)准则判定结构的动力失稳极限荷载。结果表明:考虑非线性后的结构屈曲荷载因子降低了10%,当考虑脉动风的影响时,结构的极限承载力降低了29%。材料非线性和几何非线性对网架结构动力稳定性能有较大的影响,并且此类结构用静力方法分析它的极限承载力是偏不安全的,因此,网架结构在进行风荷载稳定性设计时必须进行动力稳定分析。

某超高层结构TMD风振舒适度控制设计

基于风洞试验的结果对某超高层建筑进行了风振加速度时程分析,由于不能满足舒适度要求,拟在顶层设置调频质量阻尼器(TMD)。采用Den Hartog的经典理论确定了TMD参数,比较并分析了不同质量的TMD在某一风向角下的控制效果。并对计算加速度响应所采用的峰值因子的取值进行了讨论。

基于径向基函数的冷却塔风场重构

采用径向基函数法根据风洞试验结果对冷却塔的塔筒外表面进行风场重构,比较了重构前后喉部高度处迎风点和背风点的时程风压系数的相对误差,得出当体型常数C=0.5 C_(max)时(C_(max)为C值的最大取值),在整个采样时间内绝大多数时程风压系数的相对误差在5%以内;将若干子午线上和环线上的重构结果与刚性模型测压风洞试验结果进行对比,证明了重构前后风压系数分布一致;分析了径向基函数中3种不同的C值对重构风场的影响,得出在这3种C值重构的结果中,取C=0.5 C_(max)时重构的效果最好;最后比较了两种不同点集密度重构风场的风场特性,得出加密前后风场特性不变的结果,为优化后续的结构瞬态动力响应分析提供了依据。该文研究表明,基于径向基函数法进行冷却塔风场重构是一种简单、有效的方法。

大型商用飞机撞击钢板混凝土结构安全壳的有限元分析

为研究不同场地条件对大型商用飞机撞击核电厂结构的冲击响应影响,采用规范推荐的集总参数场地动力模型考虑不同的均质场地条件。基于荷载时程分析法进行了某大型商用飞机撞击钢板混凝土结构安全壳的冲击响应对比分析。分析结果表明,随场地剪切波速的增大,安全壳的冲击响应减小,当考虑为固定端时,其响应最小;当场地的剪切波速较大,即场地较硬时,假设为固定端的边界条件是合理的,当场地较软时,应考虑场地的弹性作用;场地阻尼效应对于冲击响应的影响很小,可忽略不计。针对某特定场地,大型商用飞机对钢板混凝土结构安全壳的冲击响应较小,不会引起结构的整体破坏,是可接受的。

商用飞机撞击全钢衬混凝土板的有限元分析

钢板具有强度高、延性好以及耗能性佳等特点,它与混凝土板组成的钢衬混凝土板结构是一种非常好的抗冲击防护结构,被广泛使用在防护工程中,例如核电站的防护壳,能够有效的抵御商用飞机的撞击。当钢衬混凝土板结构遭受商用飞机的撞击时,钢衬板能够有效的限制结构的横向整体变形,而且后置钢衬板还能有效阻止混凝土板的破碎以及碎片的飞溅。为研究钢衬混凝土板结构的抗冲击能力,文中根据钢衬板布置方式的不同建立了3个全钢衬混凝土板的数值模型,并且通过软件模拟了这些模型在波音707-320型商用飞机的撞击下的性能,所采用的方法是荷载时程分析法。研究结果表明:相比混凝土板的正面,板的背面更需要注意加强防护,因此适当的增加后置钢衬板的厚度可以有效地提高钢衬混凝土板结构的防护性能。

某钢结构电视塔的风害倒塌分析

对某钢结构电视塔倒塌事故进行了分析。通过事故现场的调查、结构构件的材料实测,对钢结构电视塔的倒塌原因做出了判断。通过对钢结构电视塔的有限元分析进一步验证了事故原因,并针对钢结构电视塔在设计中存在的问题及应注意的事项进行了分析。

随机波浪作用下半潜平台响应研究

对某半潜式平台在一定入射角度的随机波浪荷载作用下的结构响应进行研究,统计出平台结构的应力、位移等主要响应形式,并采用数理统计等方法进行深入剖析,分析结果表明:所计算的随机波浪时程荷载具有收敛性,随机时程波浪荷载作用下的结构响应和规则波浪荷载作用下的结构响应形式有相似之处,随机波浪荷载对结构产生的动力效应并不显著等特点,具有重要实际意义。