【摘 要】
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现代军事能力快速发展,精确制导技术愈发成熟。在冲突中,一些重要机关建筑可能遭到敌人的精准打击;且在相对弹药威力较小而建筑物目标规模较大的情况下,单发弹药直接命中建筑物目标只能造成局部破坏,故而建筑结构在遭受弹体冲击后的加固和修复值得研究和关注。现阶段国内外对弹体冲击下的梁构件、柱构件和立式框架研究较多,对配筋率高、厚度较大RC板的侵彻更为关注,较少将民用结构RC板和整体框架作为研究对象。此外,数值
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现代军事能力快速发展,精确制导技术愈发成熟。在冲突中,一些重要机关建筑可能遭到敌人的精准打击;且在相对弹药威力较小而建筑物目标规模较大的情况下,单发弹药直接命中建筑物目标只能造成局部破坏,故而建筑结构在遭受弹体冲击后的加固和修复值得研究和关注。现阶段国内外对弹体冲击下的梁构件、柱构件和立式框架研究较多,对配筋率高、厚度较大RC板的侵彻更为关注,较少将民用结构RC板和整体框架作为研究对象。此外,数值模拟方法为研究冲击问题提供了很大的便利,但如何合理地控制混凝土材料失效还没定论。因此,研究冲击荷载作用下民用RC板和RC整体框架毁伤状况,对完善毁伤评估准则和抗冲击设计标准、建筑结构或构件的加固和修复、以及为战后重建提供参考具有重要意义。本文采用数值模拟研究方法,着眼于直径较大的弹体冲击楼板的问题,分别研究弹体以不同速度冲击RC板模型和弹体以一定速度冲击RC框架模型的动力响应,为数值模拟研究弹体冲击薄RC板的问题提供参考,指出RC板和RC框架在不同情况下的毁伤状况。论文主要研究工作如下:(1)采用有限元分析软件,基于Johnson_Holmquist_Concrete(HJC)材料模型和Add_Erosion模型,建立了弹体冲击RC薄板的有限元模型,研究了常用失效参数对RC薄板冲击失效的影响,通过验证发现有限元模拟与试验结果相吻合。(2)对不同冲击速度、不同冲击位置下的四边固支RC板的毁伤状况进行了分析。得到了弹体的速度、加速度和能量曲线,RC板的能量曲线、Von Mises Stress云图和板面位移曲线。分析表明:较大直径实心弹体冲击普通民用RC板后的速度损失和能量损失均较小;冲击位置和冲击速度会影响RC板的内能和动能的相对关系;冲击速度会影响RC板的毁伤范围:冲击速度越小,RC板上的毁伤范围越大;冲击速度越大,RC板上的毁伤分布越集中。(3)对弹体以一定速度冲击楼板不同位置下1层2跨的RC框架的毁伤状况进行了分析。得到了弹体的速度、加速度和能量曲线,RC框架的能量曲线和Von Mises Stress云图。与前文对比分析得出弹体冲击四边固支RC板后的速度损失大于冲击RC框架楼板后的速度损失。研究得出弹体高速冲击RC框架的某一块楼板,冲击波主要作用于该RC板上,传播并作用于相邻RC板的冲击波较弱。冲击位置会影响RC框架的毁伤分布:弹体冲击板中部时,毁伤主要分布在RC板上;弹体冲击板边部和板角时附近的RC梁上存在损伤,且RC板边界处的支撑刚度越小,附近RC梁的损伤越重;弹体冲击板角对附近RC柱的影响较小。
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