[碩士]簡支鋼管構(gòu)件在側(cè)向沖擊荷載作用下響應分析

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　　[碩士]簡支鋼管構(gòu)件在側(cè)向沖擊荷載作用下響應分析　　學科專業(yè): 水工結(jié)構(gòu)工程　　授予學位：碩士　　學位授予單位：太原理工大學　　學位年度：2007　　鋼管混凝土因其具有一系列的優(yōu)點，而被廣泛應用到建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、工業(yè)廠一房、防護工程當中作為主要支撐結(jié)構(gòu)，其在服役期間除了承受正常的設計荷載外，還不可避免的要承受諸如撞擊、地震和爆炸等強動荷載。作為主要的支撐構(gòu)件，一旦其破壞，后果往往是非常嚴重的。因此，我們必須考慮其在強動荷載下的動力響應。近年來，隨著美國“9.11”事件的發(fā)生，在沖擊荷載作用下結(jié)構(gòu)的動力響應已經(jīng)成為各國專家學者關(guān)注的課題，但對鋼管混凝土耐撞性研究領(lǐng)域還屬空白。本文針對此，采用試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段對鋼管混凝土構(gòu)件在側(cè)向沖擊荷載作用下的動力響應進行研究。　　本文以圓形截面的鋼管混凝土構(gòu)件為研究對象，采用固簡支約束類型，利用沖擊試驗和數(shù)值模擬實驗相結(jié)合的手段對鋼管混凝士在側(cè)向沖擊下的動力響應進行研究，并利用有限元程序ANSYS/LS-DYNA進行了大量的拓展分析，對鋼管混凝土構(gòu)件在沖擊荷載作用下的耐撞性及其影響因素進行了初步的探討和分析?！　? 文中試驗部分介紹了一端固結(jié)另一端簡支的鋼管混凝土構(gòu)件，在不同沖擊能量下的沖擊試驗，實測了構(gòu)件在沖擊荷載作用下的沖擊力時程曲線，構(gòu)件最終撓曲線及特征點處的加速度時程曲線等。研究分析了在沖擊荷載作用下，沖擊力、撓度的變化規(guī)律以及其同含鋼率和能量的關(guān)系，同時對構(gòu)件的破壞形態(tài)等問題也做了分析，為數(shù)值模型的建立提供依據(jù)?！　? 在總結(jié)試驗研究的基礎上，利用AIVSYS/LS-DYNA動力有限元分析程序進一步對固簡支鋼管混凝土構(gòu)件的沖擊過程進行了模擬與延拓分析，得到了一些物理試驗中所未能觀察和紀錄到的現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，包括位移、加速度、速度時程曲線，塑性鉸處鋼管的應力場、應變場等，分析了構(gòu)件在沖擊荷載作用下的運動過程及沖擊能量、含鋼率對應力、應變、沖擊力、撓度的影響規(guī)律。同時通過延拓分析、歸納和計算，得到構(gòu)件在形成塑性鉸時所能承受的動力塑性極限彎矩，構(gòu)件撓度、沖擊力、塑性鉸形成位置同沖擊部位的關(guān)系以及沖擊能量同撓度的關(guān)系式。　　為了使模擬的構(gòu)件更能接近工程實際，在本文最后還做了施加有軸向靜壓力的鋼管混凝土構(gòu)件側(cè)向沖擊的數(shù)值模擬，探討軸壓力對構(gòu)件側(cè)向沖擊性能的影響，并得出構(gòu)件撓度同軸壓力及沖擊能量的關(guān)系式和構(gòu)件破壞時的臨界能量同軸壓力的關(guān)系式。　　本文為進一步研究鋼管混凝土結(jié)構(gòu)提供了分析方法和依據(jù)，同時為工程師在設計相關(guān)結(jié)構(gòu)時提供了參考。

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