爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土柱的动态响应分析

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在当前和平与发展的时代,恐怖主义也在蔓延,恐怖爆炸活动对国际社会的和平和安宁造成了很大的威胁,无论是在防护结构还是在工业、民用建筑结构中,通常都需要考虑爆炸冲击荷载的作用,研究结构在爆炸冲击荷载作用下的动力响应成为工程领域中十分关注的课题。由于爆炸荷载作用的局部性和作用时间的短暂性,结构构件在爆炸冲击波荷载作用下的响应与地震荷载作用下有明显的区别,而且单个构件的爆炸响应是研究整体结构在强动荷载作用下动态响应的基础,因而研究构件在爆炸荷载作用下的动态响应具有非常重要的理论意义和工程应用价值。本文根据能量守恒原理和结构动力学理论,对一简化的框架柱模型进行分析,得出柱的挠度曲线、柱中理论静位移和柱在爆炸均布荷载作用下的柱中最大动位移和结构体系的振动频率ω。通过简化得到两端固接和一端固接一端简支等特殊约束条件下的柱中理论静位移、最大动位移、振动频率ω和自振周期Tω的计算公式。本文运用大型有限元分析软件LS-DYNA对不同约束条件的柱在爆炸冲击荷载作用下的动态响应进行数值模拟,得出五组柱在两端固接和一端固接一端简支约束条件下的柱中节点的最大位移和其随T Tω变化时的对应关系,从而得出柱在爆炸冲击荷载作用下的动力系数μ,进而绘制出不同约束边界条件的柱在爆炸冲击荷载作用下的位移反应谱曲线。文中运用LS-DYNA对一两端固接的钢筋混凝土方柱在爆炸冲击荷载作用下的动态响应进行了模拟,分别讨论了不同折合距离下钢筋混凝土柱的位移和失效情况,对柱的抗爆性能进行了定性分析。文中对两端固接、一端固接一端简支两种约束条件下柱的位移与压力进行比较,研究了爆炸冲击荷载作用下约束条件对柱的变形的影响。本文对受爆炸冲击荷载作用下的钢筋混凝土柱的动态响应进行了理论分析和数值模拟,得到了一些结论和成果,为结构在爆炸冲击荷载作用下的分析提供了依据。
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