沖擊作用下鋼梁側(cè)向彎扭屈曲行為的數(shù)值模擬分析.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)因自身的良好性能而使其在建筑工程領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用，但鋼結(jié)構(gòu)在服役期間，除了要承受正常的設(shè)計荷載之外，往往還要承受意外的撞擊和爆炸等強動荷載的作用。鋼梁、柱等承重構(gòu)件遭受撞擊時可能發(fā)生失穩(wěn)或產(chǎn)生過大變形而喪失承載能力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌破壞。因此，對鋼構(gòu)件撞擊失穩(wěn)的研究有著十分重要的工程背景，越來越受到學(xué)術(shù)界的高度重視。
　　 本文對大質(zhì)量塊撞擊作用下矩形截面鋼梁的動力響應(yīng)，進行了實驗研究及數(shù)值模擬分析。實驗結(jié)果表明:沖擊荷載

2、作用下矩形截面鋼梁可以發(fā)生側(cè)向彎扭屈曲行為，且沖擊荷載作用下鋼梁的側(cè)向彎扭屈曲形式與構(gòu)件本身所施加的工況有關(guān)。運用有限元程序ANSYS/LS-DYNA對實驗進行了數(shù)值模擬，數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果表現(xiàn)出較好的一致性，表明采用該數(shù)值模擬方法可以很好的模擬鋼梁在沖擊荷載作用下的側(cè)向彎扭屈曲行為。在此基礎(chǔ)上，詳細分析了鋼梁的側(cè)向位移及x-軸向應(yīng)變時間歷程曲線，進一步驗證了沖擊荷載作用下鋼梁可以發(fā)生側(cè)向彎扭屈曲行為。
　　 本文提出了鋼梁

3、的差厚比(△/t)的概念，采用△/t值來判定沖擊荷載作用下鋼梁的穩(wěn)定性，把使△/t值大于1的荷載定義為鋼梁側(cè)向彎扭屈曲的臨界荷載。運用文中數(shù)值模擬方法，詳細分析了初始缺陷、幾何參數(shù)尺寸、沖擊高度、沖擊動能與沖擊動量對沖擊荷載下鋼梁側(cè)向彎扭屈曲的影響。結(jié)果表明:沖擊荷載作用下鋼梁的側(cè)向彎扭屈曲臨界速度隨著初始缺陷的增大而減小;沖擊高度越大，鋼梁越容易發(fā)生側(cè)向彎扭屈曲;沖擊動量對鋼梁的側(cè)向彎扭屈曲形式有一定的影響;在一定范圍內(nèi)，可以提高鋼梁