受沖擊FRP-鋼管混凝土構(gòu)件理論研究與數(shù)值仿真.pdf

1、隨著FRP-鋼管混凝土（簡稱FRP-CFST）新型結(jié)構(gòu)研究深入，相應(yīng)如抗腐蝕、抗彎等結(jié)構(gòu)性能的實(shí)驗研究與理論分析均取得一定的成果，而針對此類結(jié)構(gòu)橫向沖擊荷載作用時動力響應(yīng)分析，無論在試驗、理論與數(shù)值模擬均相對較少，無法滿足FRP-CFST結(jié)構(gòu)受沖擊損傷和破壞預(yù)測與維護(hù)要求。針對上述情況，本文選取FRP-CFST兩端簡支梁受橫向沖擊模型作為分析對象，側(cè)重從理論分析與數(shù)值模擬方向展開討論。理論方面，結(jié)合梁振動理論與Hertz理論，采用Lag

2、range方程求解沖擊荷載作用下簡支梁動力響應(yīng)，其間引入球與圓柱接觸應(yīng)力與變形關(guān)系解決非線性Hertz接觸算法定量化問題，進(jìn)而針對不同接觸算法及假定，側(cè)重對線性接觸、考慮慣性力作用與否三類情況，并從彈性、塑性兩階段對FRP-CFST簡支梁計算，采用MATLAB求解參數(shù)指標(biāo)如沖擊力峰值、整體撓度、局部壓痕等結(jié)果對比分析，研究了FRP對受沖擊構(gòu)件整體剛度與局部剛度的影響。數(shù)值模擬方面，采用大型ABAQUS有限元軟件，針對已有鋼管混凝土（簡稱

3、CFST）以及FRP-CFST側(cè)向沖擊試驗進(jìn)行模擬，并在確保模型建立的正確性前提下，選取理論采用模型模擬對比以及進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)化延拓模擬分析。理論與模擬結(jié)果對比表明，不同接觸算法及考慮慣性力與否對不同構(gòu)件吻合程度并不一致;而對已同種類型構(gòu)件，采用考慮慣性力作用的非線性接觸算法與數(shù)值模擬結(jié)果最為接近。數(shù)值模擬結(jié)果表明，F(xiàn)RP層不僅能改善橫向沖擊下構(gòu)件整體性能，通過能量吸收更能改善局部抗沖擊性能，起到良好的緩沖作用。由于理論分析及數(shù)值模擬均在