受沖擊鋼梁的響應與彎扭屈曲行為實驗研究.pdf

1、近年來一系列爆炸事故和恐怖襲擊等突發(fā)事件的發(fā)生，對國際社會的和平與日常人們的生產(chǎn)生活安寧造成了很大的威脅。這些爆炸事故不僅在局部范圍內(nèi)對建筑造成嚴重的破壞，更有可能因爆炸產(chǎn)生的拋射物或結(jié)構(gòu)上部墜落物對其下部構(gòu)件的撞擊導致某些構(gòu)件的失穩(wěn)或過大變形等喪失承載力而破壞失效，引發(fā)整體結(jié)構(gòu)的倒塌破壞。因此無論是在防護結(jié)構(gòu)，還是在工業(yè)、民用建筑結(jié)構(gòu)中，研究構(gòu)件在撞擊荷載作用下的動力響應尤其是構(gòu)件發(fā)生動力彎扭失穩(wěn)也值得特別關(guān)注。
　　 本文的

2、研究工作和創(chuàng)新點主要在于以下幾個方面：
　　 1)鋼梁在沖擊載荷下側(cè)向彎扭屈曲的實驗研究
　　 本文在國內(nèi)外首次完成了對撞擊荷載作用下鋼梁動力屈曲響應的實驗研究，觀察了鋼梁構(gòu)件在不同工況下的屈曲模態(tài)，記錄了沖擊力和殘余變形，討論了邊界條件、沖擊能量和構(gòu)件尺寸等因素對鋼梁構(gòu)件在沖擊荷載下發(fā)生平面外失穩(wěn)的影響。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：鋼梁不僅在靜力荷載下容易發(fā)生失穩(wěn)，在動力荷載下也容易激發(fā)彎扭失穩(wěn)變形，而且構(gòu)件的殘余變形可能是多個模態(tài)

3、的疊加，還伴隨著局部失穩(wěn)；鋼梁在落錘沖擊荷載作用下發(fā)生具體的側(cè)扭失穩(wěn)形式與每個構(gòu)件本身和所施加工況有關(guān)：構(gòu)件剛度越大，沖擊能量越大，越容易激發(fā)高階失穩(wěn)模態(tài)；在相同工況下，夾支鋼梁的動力抗側(cè)扭性要差于固支鋼梁的。
　　 2)鋼梁在沖擊載荷下側(cè)向彎扭屈曲的數(shù)值模擬
　　 本文運用通用有限元軟件LS-DYNA考慮鋼材的應變率效應對實驗進行了數(shù)值模擬，得到了不同的屈曲模態(tài)，沖擊力時程曲線，殘余變形等特征量，并將數(shù)值模擬結(jié)果和實驗

4、結(jié)果對比，驗證了ANSYS/LS-DYNA軟件分析鋼梁動力失穩(wěn)的有效性和可行性，為今后的進一步研究提供參考。
　　 3)計及應變率效應的兩個本構(gòu)模型對結(jié)構(gòu)動力響應影響的對比分析
　　 由于鋼材是率敏感材料，本文通過利用有限元軟件ABAQUS對三個算例數(shù)值計，探討了計及應變率效應的Cowper-Symonds(C-S)和Johnson-Cook(J-C)兩種本構(gòu)模型對構(gòu)件在動力載荷下響應行為的影響。結(jié)果表明：C-S模型過高