爆炸作用下刚塑性简支梁的塑性动力响应分析
第３４卷第１２期 ２０１３年１２月 哈尔滨工程大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．１２
Ｄｅｃ．２０１３
爆炸作用下刚塑性简支梁的塑性动力响应分析
何建，郝彬，薛贵省
（哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）
摘要：为了研究梁板类构件在爆炸荷载作用下的塑性动力响应，将爆炸荷载简化为双指数型荷载，按均布荷载施加到 刚塑性简支钢梁上．根据不同时刻，将梁的运动分为４种运动模式，分析了梁的最大变形和时间的关系．当出现移行铰后， 根据移行铰的特性，分析了此后梁各个阶段的运动，并给出塑性铰的位置与梁的运动规律之间的关系，从而得出梁在各 个时刻的挠度、速度以及转角等参量随时间变化的公式，并最终得到简支梁在爆炸荷载作用下的最大残余挠度公式．最 后将理论计算结果和数值模拟结果进行对比，两者所得结果基本吻合． 关键词：钢梁；简支梁；塑性动力响应；爆炸荷载；移行铰；刚塑性模型 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—７０４３．２０１２１２０２５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌｆ２３．１３９０．Ｕ．２０１３０６２１．１５３２．００７．ｈｔｍｌ 中图分类号：０３４７文献标志码：Ａ文章编号：１００６—７０４３（２０１３）１２．１５２４－０７
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ａ
ｒｉｇｉｄ－ｐｌａｓｔｉｃ ｓｉｍｐｌｙ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｅａｍ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｌｏａｄｉｎｇ
ＨＥ Ｊｉａｎ，ＨＡ０ Ｂｉｎ，ＸＵＥ Ｇｕｉｓｈｅｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ａ ｂｅａｍ—ｓｌａｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｌｏａｄ— ｉｎｇ，ｔｈｅ ｂｌａｓｔ ｌｏａｄ ｗａｓ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｔｏ ｄｏｕｂｌｅ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｒｉｇｉｄ—ｐｌａｓｔｉｃ ｓｉｍｐｌｙ
ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｍｅｎｔｓ ｗａｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｆｏｕｒ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｍｏｄｅｓ
ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｍｏｖｉｎｇ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ ａｐｐｅａｒｅｄ，ｔｈｅ
ｂｅａｍ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｅｖｅｒｙ ｓｔａｇｅ ａｆｔｅｒ ｔｈａｔ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｖｉｎｇ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ，ａｎｄ
ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｌａｗ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｕｓ ｔｈｅ
ｆｏｒｍｕｌａｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ，ａｎｇｌｅ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｏｎ，ｅｔｃ．，ｃｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｎｄ ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｙ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ
ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ
ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｗｏ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｉｎ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ；ｓｉｍｐｌｙ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｅａｍ；ｐｌａｓｔｉｃ ｄｙｎａｎｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｌｏａｄｉｎｇ；ｍｏｖｉｎｇ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ；
ｒｉｇｉｄ．ｐｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｅｌ
多数军事作战平台结构是由梁、板、壳等基本构
件组成，在爆炸荷载作用下，这些构件产生很大的塑
性变形，发生局部或整体的断裂破坏，从而导致结构
失去其原有的防护功能．所以，研究这些基本构件在
爆炸载荷下的动力响应情况，预测结构的塑性最大
收稿日期：２０１２－１２—０８． 网络出版时间：２０１３－０６－２１ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０７７２０５５）： 作者简介：何建（１９７２一），男，教授． 通信作者：何建，Ｅ—ｍａｉｌ；ｈｅｊｉａｎ＠ｈｒｂｅｕ．ｅｄｕ．ａｎ． 变形，对提高结构的抗爆能力具有重要的作用¨ ．杨
嘉陵等 采用双塑性铰模型，分析了阶梯型悬臂梁
自由端受矩形脉冲载荷作用时的刚塑性动力响应，
给出了整个响应过程封闭形式的完全解，并讨论了
一些主要参数对最终挠度的影响．穆建春等 分析
了端部受斜冲击的刚塑性悬臂梁的双铰模型，并与
单铰模型进行了对比，得出单铰模型的有理性．何建
等＿４
利用移行铰理论，推导出了刚塑性固支方板在 第ｌ２期 何建，等：爆炸作用下刚塑性简支梁的塑性动力响应分析 ・１５２５・
爆炸作用下板中点处的最终挠度公式．王德禹等 ｊ
研究了刚塑性梁在任意冲击载荷下的有限变形，将
梁的运动依照塑性铰的不同分为４个不同阶段．本
文在上述文献的基础上，分析了刚塑性梁在爆炸作
用下的动力响应问题．
１ 爆炸荷载的简化
将爆炸荷载简化成双指数函数荷载，爆炸超压
曲线如图１所示，超压曲线的函数表达式为
Ｐ（￡）＝ 。（ｅ 一ｅ ）． （１） 式中： 为峰值修正系数；Ａ，Ｂ为影响脉冲峰值、前
沿、半宽等的参数；ｐ。为脉冲峰值，其值为反射超
压，即在爆轰波作用下结构表面的压力，其值可求
得 ］
Ｑ６ －０．０３２ ６（－－￣－） 地 ｃ
式中：Ｒ为距离爆炸中心的距离，ｍ； 为等效ＴＮＴ
装药量，ｋｇ；ｐ。单位为ＭＰａ．
ｇ Ｓ
图１双指数型爆炸超压曲线 Ｆｉｇ．１ Ｄｏｕｂｌｅ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉ￣ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｕｒｖｅ
２ 简支梁在爆炸荷载下的动力分析
由移行铰的性质可知在移行铰处梁的挠度、速
度和转角是连续的，而曲率、角速度和加速度是不连
续的．
设刚塑性简支梁跨长为２Ｚ，单位长度质量为ｍ，
受均布动载荷ｑ（ｔ）作用，如图２所示．
ｑ（ｔ）
， ［工工＝］［］ ， 卜— —
（ａ）梁承受荷载 （ｂ）梁正截面 图２均布荷载下梁的模型 Ｆｉｇ．２ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ ｕｎｄｅｒ ｕｎｉｆｏｒｍ ｌｏａｄ 由于爆炸荷载是从零开始上升到峰值，然后下
降到零．梁在荷载整个变化过程中，呈现４种不同的 运动模式．
２．１运动模式一（ ≤２）
由于将梁简化成刚塑性模型，所以刚开始的阶
段内处于静止状态．此阶段内，梁内的弯矩值小于极
限弯矩 ．当梁内最大弯矩到达极限值时，这一
运动模式结束，并在梁的中间产生一个塑性铰并开
始运动．所以梁开始运动时的最小弯矩为
Ｍ ＝—ｑ ｌ＂＝Ｍ。． （２） 二 引入荷载参数为
ｑｌ ‘ ｊ）
则梁处于刚性状态时载荷参数为
≤２． （４） 设此时的时间为ｔ ，如图１所示．由式（１）、（２）得
１ ０＝÷ ｏ（ｅ 一一ｅ岫 ）ｂｌ ． （５）
由式（５）可以确定运动模式一结束的时间，也
是运动模式二开始的时间． ２．２运动模式二（２≤ ≤６） 当 Ｉ＞２，梁开始运动．这时，运动状态为整个梁
被中心不动塑性铰分为２个刚性区段，２个刚性区 段都绕支座做定轴转动 Ｊ．由于对称，取梁的左半部
分（０≤ ≤Ｚ）为研究对象，如图３所示．
图３刚性区段的运动 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｉｇｉｄ ｓｅｇｍｅｎｔｓ
设此时梁的角速度为∞，由动量矩定理（对文座 Ａ求动量矩），整理得
：５３－（ ＿２）． （６） Ｌ ）・ 【ｏ
因为此时的运动状态要求在０≤ ≤ｚ内，弯矩
不超过极限值 ，所以要求 ＝ｚ处的弯矩为最大 值，即
≤０．（７）１ ２ 、 ’ 、 ，
根据梁在动力加载时的“平衡”条件，可得
： （８） １ Ｚ 、
式中： 是横向分布载荷ｇ与惯性力～ｍ／，Ｊ的合力，
即 ・１５２６・ 哈尔滨工程大学学报 第３４卷
＝ｇ＋（一ｍ ）＝ｑ一，ｎ ． （９）
由式（７）～（９），可得式（６）所描述的运动状态
只适用于： ＝ｑ—ｍ ≥０或ｑ≥ｍ ． （１０）
将式（６）代人上式，可得
／．ｔ≤６． （１１） 由式（４）、（１１）可得运动模式二的条件为
２≤／．ｔ≤６． （１２） 在式（１２）范围内，对式（７）积分，带入初始条件
６０（ｔ ）＝０和关系式ｗ－－Ｖ＝ ，可得该运动模式下梁
的速度和挠度为
静㈩＝ ， ＿２（…１）］手，
（１３）
簪㈤＝ ．ｄ … ］手，
ｔ１≤ｔ≤ｔ／． （１４）
式中：ｔ／为左、右半梁的角速度减小到零的时刻，此
时，中间塑性铰消失．
在式（１３）中令ｔ＝ｔ／，ｗ＝ｏ，可得到计算ｔ／的公式：
Ｊ ｄ 一２（ｔ／一 １）＝０． （１５）
式中： 为与爆炸波的函数有关的函数，其值可由式
（１）、（３）确定为
）＝甏＝簪０（ｅ ．
令式（１４）中ｔ＝ ，，并用式（１５）表示￡，，可得到
ｔ：ｔ／时梁的挠度为
＝ 打』 ｄ 一÷ｃ』 ｄ ÷．
（１６） 当 ＝６时，ｔ＝ｆ０，由式（１）、（３）可得
ｏ＝÷印。（ｅ ：一ｅ ）６ｆ ． （１７）
由式（１７）可以确定ｔ：．
令式（１３）、（１４）中的ｔ＝ｔ。，可得ｔ０时刻的梁的
速度和挠度．
２＿３运动模式三（ ≥６） 当 ≥６时，梁的运动状态为：梁被分为ＡＤ、ＤＥ
及ＥＢ ３个区段（图４），Ｄ、Ｅ都为移动的塑性铰．随
着荷载变大，两侧刚性段ＡＤ、ＥＢ的长度将逐渐减
小，即塑性铰向梁端移动．反之，若荷载减小，则塑性 铰向梁跨中心移动．由对称性可知，两侧刚性区段仍
绕支座做定轴转动，中间区段做平动，没有定轴
转动． 图４梁的双铰运动形态 Ｆｉｇ．４ Ｄｏｕｂｌｅ ｈｉｎｇｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｂｅａｍ
（ａ）中间区段 （ｂ）两侧区段 图５梁的各个区段的运动 Ｆｉｇ．５ Ｅａｃｈ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ ｍｏｖｅｍｅｎｔ
钢筋混凝土楼板抗爆受力有限元分析
钢筋混凝土楼板抗爆受力有限元分析
摘要对于一般的钢筋混凝土结构，考虑抗爆作用的设计，只能通过现行规范中的经验公式计算等效荷载，进而求解内力。但是这种方法只能粗略的估计出相应的设计强度，实际上短距离内的爆炸荷载和等效均布荷载相差甚远，本文将以某工程实例为研究对象，通过仿真模拟来分析爆炸荷载下的钢筋混凝土楼板的受力情况。
关键词钢筋混凝土结构；抗爆；有限元；ABAQUS
钢筋混凝土结构是建筑工程中常用的结构形式。钢筋混凝土结构除了受到静力荷载的作用，还会受到偶然或人为引起的爆炸冲击荷载的作用。建筑物的整体倒塌主要是由于梁、板、柱等主要受力构件遭到破坏，从而引起整个结构的倒塌。钢筋混凝土楼板是建筑结构的主要的承重构件，在爆炸冲击荷载作用下，钢筋混凝土结构的受力特性和反应过程与通常受静载作用下的钢筋混凝土结构有着明显的不同。近年来国内外对在爆炸冲击荷载作用下混凝土的本构关系和结构构件的动力响应进行了大量的研究。分析钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应可以采用能力分析法、有限元分析法、有限差分法和等效单自由度分析法等。本文作者将采用有限元分析法，利用ABAQUS的显式动力分析，对爆炸荷载下的混凝土楼板受力进行数值模拟，分析靠近爆心处混凝土的内力分布。
1计算模型
模拟对象如图１所示：某工程中的混凝土楼板厚1500mm，混凝土壁厚400mm，整体高5100mm，轴线尺寸为6700m×12700mm，网格划分尺寸为300mm，混凝土标号C30，楼板内钢筋为12@300，双向双层分布，共4层。爆炸物置于楼板之上，尺寸为300×500×1000（mm3），TNT当量24.4kg，网格划分尺寸为50mm。
图1
2有限元模型的建立
2.1爆炸物
爆炸物采用JWL状态方程控制炸药爆轰产物的形成，其形式为：
（1）
式中：p为静水压力（以压为正）；V是相对体积；E是单位体积炸药的初始内能；A1、B1、R1、R2、ω均为JWL状态方程参数。表1为TNT炸药主要材料参数，其中ρ是炸药密度、D是爆炸速度、PCJ是爆轰压力、E0为爆轰初始内能。各参数取值见表1。
罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析方法简介
罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析方法简介
发布时间：2021-09-08T00:53:25.212Z 来源：《基层建设》2021年第17期 作者： 宋徽[导读] 摘要：本文介绍罕遇地震（大震）作用下针对超限结构采取动力弹塑性分析的方法，主要包含显式求解方式，计算程序的选择，钢筋和混凝土损伤的材料本构、计算单元的确定以及结构大震性能的评估方法。
安徽省人防建筑设计研究院
摘要：本文介绍罕遇地震（大震）作用下针对超限结构采取动力弹塑性分析的方法，主要包含显式求解方式，计算程序的选择，钢筋和混凝土损伤的材料本构、计算单元的确定以及结构大震性能的评估方法。
关键词：罕遇地震；动力弹塑性；结构性能评估
1.弹塑性分析方法简介
目前工程中常见的有静力弹塑性分析和动力弹塑性分析两种。静力弹塑性分析（PUSH-OVER ANALYSIS，以下简称POA）方法也称为推覆法，它基于美国的FEMA-273抗震评估方法和ATC-40报告，是一种介于弹性分析和动力弹塑性分析之间的方法，其理论核心是“目标位移法”和“承载力谱法”。动力弹塑性分析方法是将结构作为弹塑性振动体系加以分析，直接按照地震波数据输入地面运动时的加速度，然后求得在地面加速度随时间变化期间内，结构的内力和变形随时间变化的全过程，求解方程组的算法一般可以分为显式和隐式两类。由于材料的失效和破坏常常导致隐式分析中出现严重的收敛困难，我们在分析中采用显式方法求解线性方程组。根据已有的研究成果，对于结构振动以第一振型为主、基本周期在2秒以内的结构，POA方法较为理想。当较高振型为主要时，如高层建筑和具有局部薄弱部位的建筑，采用显式动力弹塑性分析方法较为适合[1]。
2.计算程序的选择
目前能够进行动力弹塑性时程分析的大型商业通用有限元软件包括：ANSYS、ADINA、ABAQUS等[2]，这些软件功能强大，通用性好。相对于其它软件，ABAQUS提供了丰富的单元类型和材料模型，如弥散钢筋单元和各种混凝土破坏模型等，而且具有强大的非线性求解能力，适合对复杂建筑结构进行动力弹塑性分析。另外ABAQUS还提供了众多丰富的用户接口，可以让用户在这个开发平台上进行用户二次开发，实现更多ABAQUS暂时没有提供的计算功能，这使得ABAQUS在科学研究和工程应用中得到广泛的认可。
冲击载荷作用下无限长圆管塑性动力响应及失效分析
２０１０年第３９卷 第７期 第８页 石油矿 ０ＩＬ ＦＩＥＬＤ 场机械 ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ２０１０，３９（７）：８～１１
文章编号：１００１－３４８２（２０１０）０７—０００８－０４
冲击载荷作用下无限长圆管塑性
动力响应及失效分析
宋花平 ，张娅 ，孙鹏 ，王奎升。
（１．中国人民解放军总后勤部油料研究所，北京１０２３００；２．北京化工大学机电工程学院，北京１０００２９）
摘要：对无限长圆管受矩形脉冲载荷作用下的刚塑性动力响应和失效、结构响应模式、冲击点的挠 度和能量耗散进行了分析。所得结果对输油管线和油井套管等圆管结构在动载荷作用下的变形和
失效研究有重要的参考价值。 关键词：无限长圆营；刚塑性动力响应；结构响应模式；能量分配；失效分析
中图分类号：ＴＥ９３１．２０２ 文献标识码：Ａ
Ｐｌａｓｔｉｃ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｉｎｆｉｎｉｔｅ
Ｌｏｎｇ Ｔｕｂｅ Ｂｅａｍ ｕｎｄｅｒ Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ Ｌｏａｄｉｎｇ
ＳＯＮＧ Ｈｕａ—ｐｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙａ ，ＳＵＮ Ｐｅｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｋｕｉ—ｓｈｅｎｇ （１．ＰＯＬ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ＰＬＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２３００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｇｉｄ，ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ ｐｌａｓｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｄｅａｌｉｚａｔｉｏｎ，ａ
ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ａｎ ｉｎｆｉｎｉｔｅ ｌｏｎｇ ｔｕｂｅ ｂｅａｍ ｕｎｄｅｒ ａ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｐｕｌｓｅ ｗａｓ ｍａｄｅ．Ｓｐｅｃｉａｌ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｗａｓ ｐａｉｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｄｅ—
圆柱壳在水下爆炸气泡作用下的动态塑性响应研究
第１４卷第８期 ２０１０年８月 船舶力学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｉｐ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｖ０１．１４ Ｎｏ．８ Ａｕｇ．２０１０
文章编号：１００７—７２９４（２０１０）０８—０９２２—０８
圆柱壳在水下爆炸气泡作用下的
动态塑性响应研究
陈学兵，李玉节
（中国船舶科学研究中心，江苏元锡２１４０８２）
摘要：圆柱壳是潜艇的主要结构单元，其在水下爆炸作用下产生的动态塑性响应是潜艇破坏的主要因素之一，因 此研究其水下爆炸动态塑性响应有助于深入了解圆柱壳结构的失效规律和机理，对于提高潜艇的生命力和战斗 力以及改良水中兵器战斗部装药设计有着重要的意义。文章首先根据Ｇｅｅｒｓ—Ｈｕｎｔｅｒ的水下爆炸气泡集成的双重 渐近模型进行数值求解，得到的结果很好地模拟了水下爆炸载荷从冲击波到第一次气泡脉动的整个过程。然后 利用ＡＢＡＱＵＳ软件，将圆柱壳简化成一根梁，并从圆柱壳在水下爆炸气泡作用下产生的塑性铰的个数这一角 度，当气泡第一次脉动频率与圆柱壳梁模型的第一、二阶固有频率接近时，对圆柱壳在水下爆炸气泡作用下的动 态塑性响应进行了探索性的研究。 关键词：圆柱壳；水下爆炸气泡；动态塑性响应；数值模拟 中图分类号：０３４７ 文献标识码：Ａ
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｈｅｌｌ
ｓｕｂｊ ｅｃｔｅｄ ｔｏ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｂｕｂｂｌｅ
ＣＩＩＥＮ Ｘｕｅ——ｂｉｎｇ，ＬＩ Ｙｕ－ｊｉｅ （Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｗｕｘｉ ２１４０８２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｈｅｌｌ ｉｓ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｏ±ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｌａｓｔｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｈｅｌｌ ｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓ ｃａｎ ｈｅｌｐ ｔｏ ｐｒｏｆｏｕｎｄｌｙ ｆｉｎｄ ｏｕｔ
H型钢梁在爆炸荷载作用下的动力响应及破坏模式研究
２０１２．ＮＯ．１第１１卷总第９９期 建筑结构２９ 注：本文受到山西省自然科学基金ｌ２００９０１１０３６）资助 ｄｏｉ：１０．３９６９４．ｉｓｓｎ．１６７１－９１０７．２０１２．１．０２９ Ｈ型钢梁在爆炸荷载作用下的动力响应及破坏模式研究 Ｏｎ Ｄｖｌ姗ｉｃ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎｄ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｍｏｄｅ ｏｆＨ－Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｓｔｅｅｌ Ｂｅａｍ ｕｎｄｅｒ Ｂｌａｓｔ Ｌｏａｄ 贾昊凯．吴桂英 （太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所山西太原０３００２４） 摘要：本文使用有限元软件ＡＮｓＹｓ／Ｌｓ—ＤＹＮＡ建立Ｈ型钢粱模型，并利用ＣＯＮＷＥＰ方法对其施加爆炸荷栽。分析了当炸药位于钢粱正下方时， 作用在Ｈ型钢粱上的爆炸荷栽压力分布和Ｈ型钢粱在爆炸荷栽作用下的动力响应及炸药位王等参数对其动力响应的影响。得到以下结论：作用 在钢梁上的爆炸荷栽最大超压峰值出现在炸药投影点处。其他点处荷载超压峰值与最大超压峰值的比值与炸药距离Ｈ和距投影点的距离Ｒ有 关；在爆炸荷栽作用下，Ｈ型钢粱易发生端部剪切破坏，其塑性变形主要出现在梁端部腹板处；随着炸药靠近粱端部，使得钢梁发生端部剪切破 坏时的最大比距离增大 关键词： 型钢粱；爆炸荷栽；动力响应；破坏模式；比距离 中图分类号：ＴＵ３１７文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—９１０７（２０１２）０１—００２９—０５ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＣＯＮＷＥＰ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｅｓＡＮＳＹＳ／ＬＳ—ＤＹＮＡｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅＨ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍｓｔｈａｔｉｓｕｎｄｅｒｔｈｅｂｌａｓｔｌｏａｄｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ａｒｃｌｏｃａｔｅｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｂｅａｍ．ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｂｅａｍａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃＩｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆｂｅａｍｕｎｄｅｒｂｌａｓｔｌｏａｄ ａｒｅｔｈｕｓ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏ ｃｏｎｓｉｄｃｒａ－ ｔｉｏｎ．Ａ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｄｒａｗｎｔｈａｔｔｈｅ ｍａｘＬｔ￣ｕｎｌｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎｔｈｅｂｅａｍｉｓａｔｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｌｏｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆｔｈｅ ｏｔｈｅｒｐｏｉｎｔｓｐｒｅｓｓｕｒｅｔｏｍａｘｉｍｕｍｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｄｅｃｉｄｅｄｂｙｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｔｏｂｅａｍａｎｄｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆｔｈｅｐｏｉｎｔｔｏｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｐｏｉｎｔ．ｓｈｅａｒ ｆａｉｌｕｒｅｉｓ ｅａｓｙｔｏ ＯＣＣＵＦ ａｔｔｈｅ ｂｅａｍ ｅｎｄｓｕｎｄｅｒｔｈｅ ｂｌａｓｔｌｏａｄ．ａｎｄｔｈｅｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓ ｅａｓｙｔｏ ｏｃｃＩｌｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｈｅｂｅａｍｗｅｂ ａｔｔｈｅ ｂｅａｍ ｅｎｄ． Ｗｈｅｎｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｇｅｔｓｎｅａｒｔｏｔｈｅｂｅａｍ ｅｎｄ，ｔｈｅ ｓｃａｌｅｄｉｓｔａｎｃｅｔｈａｔ ｃａｕｓｅｔｈｅｂｅａｍｅｎｄｓ ｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅｉｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈ ｓｅｃｔｉｏｎ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ；ｂｌａｓｔ ｌｏａｄ；ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ；ｓｃａｌｅｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ 引言 爆炸事件易造成建筑主要受力构件遭到破坏．进而导致 结构整体发生整体或局部坍塌。因此对结构构件及整体结构 在爆炸冲击荷载作用下的动力响应和倒塌机制研究极为重 要。Ｔ．Ｎｏｎａｋａ［１］依据１９９３年发生在纽约世贸中心的汽车炸弹 事件．提出工字型钢支撑在爆炸荷载作用下易产生剪切破坏 形态：Ｔ．Ｓａｂｕｗａｌａ等闭结合美国抗爆规范ＴＭ ５．１３００对爆炸荷 载下钢梁与柱连接节点进行了有限元分析：张秀华等翻利用 ＡＮＳＹＳ几Ｓ．ＤＹＮＡ￣ａ载对工字截面钢柱在爆炸荷载作用下进 行了动力响应和破坏模式分析．分析表明壳单元可以有效模 拟结构构件在爆炸荷载作用下的动力响应。 本文利用ＡＮＳＹＳ／ＬＳ＿ＤＹ１ 软件对Ｈ型钢梁在爆炸荷载 作用下的动力响应进行了数值模拟．有限元单元采用壳单元 Ｓｈｅｌｌ１６３。考虑了应变率对材料性能的影响。通过改变炸药位 置等参数．并分析作用在钢梁上的爆炸荷载压力峰值的分布． 得到了爆炸荷载作用下Ｈ型钢梁的跨中位移响应及破坏形态 与上述参数的关系。 收稿日期：２０１１．Ｏ９．１３ 作者简介：贾吴凯（１９８７．），男，硕士研究生，研究方向为建筑结构防 爆研究。 吴桂英（１９６２．），女，教授，博导，研究方向为冲击动力学。 １有限元模型 １．１爆炸荷载 爆炸产生的爆炸冲击波传播到结构上．和结构相互作用． 发生一系列的反射绕射现象。在相互作用的过程中，爆炸冲击 波以爆炸荷载的形式作用在结构的各个构件上．引发结构的 动力响应、损伤破坏甚至连续倒塌。作用于建筑结构或者构件 上的爆炸荷载主要由炸药当量和炸药起爆点和建筑物构件的 相对位置来决定。 目前在模拟爆炸荷载对建筑物结构及构件的作用时．主 要使用的方法有施加等效荷载曲线、流固耦合算法和施加爆 炸加载函数算法等。但施加等效荷载曲线无法准确模拟冲击 波对结构的加载过程及冲击波与结构的耦合关系．只能近似 模拟结构在爆炸荷载作用下的动力响应：流固耦合方法可以 计算物体在爆炸荷载作用下动力响应的同时比较准确的了解 爆炸冲击波在介质中的传播过程和压力分布．但是在计算大 尺寸模型的问题上，计算模型过大。在保证精度的情况下甚至 无法计算：而使用爆炸加载函数法就可以避免建立流体场问 题，大大的减少了计算时间和资源。目前使用较多的是ＣＯＮ－ ＷＥＰ算法．在ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ中可以通过Ｋ文件定义 ＊Ｌｏａｄ－ｂｌａｓｔ关键字来实现。 １．
动力弹塑性分析方法及其在结构设计中的应用
动力弹塑性分析方法及其在结构设计中的应用
动力弹塑性分析方法是一种结合动力性能和塑性变形的数学模型，用于分析和设计结构的动态响应和塑性变形。该方法主要应用于工程结构领域，包括桥梁、建筑、机械设备等各种工程结构的设计和分析。本文将从动力弹塑性分析方法的原理和基本步骤入手，介绍其在结构设计中的应用，并探讨其优势和局限性。
一、动力弹塑性分析方法的原理和基本步骤
动力弹塑性分析方法是一种将结构的动态性能和材料的塑性变形结合起来考虑的分析方法。其基本原理是通过数值模拟结构在受到动载荷作用时的动态响应以及材料在超过弹性极限时的塑性变形，来评估和优化结构的设计方案。其基本步骤包括：
1.定义结构模型：根据结构的几何形状和材料特性，建立结构的有限元模型。结构模型包括节点、单元以及节点之间的连结。
2.确定边界条件和加载：定义结构的边界条件和受力方式。这些边界条件包括支座约束、节点受力和动载荷。
3.弹性分析：首先进行结构的弹性分析，根据结构受力状态计算结构的弹性应力和变形。
4.材料塑性模型：根据结构中所使用的材料的塑性特性，选择合适的材料模型进行塑性分析。
5.塑性分析：在动力载荷作用下，根据所选取的塑性模型，通过数值分析计算结构的塑性应力和塑性变形。 6.动力分析：将弹性应力和塑性应力加在一起，进行动力分析，计算结构在受到动载荷作用时的动态响应。
7.结果评估：根据分析结果，评估结构的动态性能和塑性变形情况，为结构的优化设计提供依据。
1.预测结构的动态响应：动力弹塑性分析方法可以模拟结构在受到动力荷载作用时的响应，包括振动频率、模态形态和响应结果等。通过分析结构的动态响应，可以得到结构的动态性能和破坏机理，为结构的抗震、抗风等设计提供依据。
2.评估结构的塑性变形：动力弹塑性分析方法可以计算结构在超过材料弹性极限时的塑性变形。对于一些需要考虑塑性变形的结构，如刚性桥梁和土木工程结构，通过分析结构的塑性变形情况，可以评估结构的安全性和耐久性。
结构抗爆炸的美标设计和施加爆炸荷载钢筋混凝土的结构响应
龙源期刊网
结构抗爆炸的美标设计和施加爆炸荷载钢筋混凝土的结构响应
作者：李永琛 鲍文博 冀鹏 贺学峰
来源：《城市建设理论研究》2013年第14期
摘要: 研究了美国标准的结构抗爆炸设计的一些规定，和钢筋混凝土结构构件对爆炸荷载的结构响应
关键词:爆炸设计标准钢筋混土 结构响应
中图分类号：O643.2+21 文献标识码：A 文章编号：
0目的
在设计爆炸荷载抵抗结构构件的最初目的是提供足够的柔度能使构件偏转依靠一定数量与允许破坏的程度一致；这将使一个最初的设计建立在广泛的弯曲塑性变形基础上的。在这样的变形，构件不应该过早的失效，由于其他荷载的影响，例如剪力或者局部不稳定性。
如果构件不被施加反复的爆炸荷载，例如在一个实验的设备里，设计应该是建立在最终的限制状态里。简支支座应该被避免无论在那里可能和构件之间的连接应该仔细详细以便荷载的转换。
1设计荷载
抵抗被提供给的爆炸荷载是一个极端的事件，而同样有一个低概率的发生。这样，是合适的对爆炸荷载设置一个统一分项的安全系数。
固定荷载，储存和其它持久荷载也应当被设计统一的安全系数。活荷载和风荷载同时和爆炸荷载作用的数量可能是他们各自的设计值的仅仅一个小的比例。当和爆炸荷载组合作用时不同变化的风荷载和活荷载应该用一个0.33的系数，这一点被推荐在BS5950：部分1［1］
和BS8110：部分2［2］。
当其它荷载出现在爆炸加载的时候，他们可能假设恒定作用遍及爆炸荷载的应用。这些其它的荷载的影响通常将会减少一个构件有效抵抗。然而，作为这些荷载的惯性的结果可能有一个有益的效果这里质量和这样的荷载有联系的。
2设计强度 龙源期刊网
设计通常应该建立材料的特征强度上—那是一个统一的分项安全系数，如果没有一个证据表明一种特定的材料的平均强度通常比特定的最低的高。例如，等级50或者更低的结构钢特征屈服应力可以增加10%在包括爆炸荷载的设计计算里。
水下爆炸冲击波作用下平板塑性动力响应的数值模拟
第２９卷第６期 ２００７年１２月 舰船科学技术 ＳＨＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．２９．Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．，２００７
水下爆炸冲击波作用下平板塑性动力
响应的数值模拟
贾宪振 ，胡毅亭 ，董明荣 ，许学忠 ，刘家骢
（１．南京理工大学４￣－Ｙ－学院，江苏南京２１００９４；２．西北核技术研究所，陕西西安７１００２４）
摘 要： 根据流固耦合的Ｔａｙｌｏｒ平板理论和Ｃｏｌｅ的水下爆炸经验公式，得到了水下爆炸冲击波作用下平板 迎爆面的总压力载荷，并将该压力载荷嵌入到ＡＢＡＱＵＳ程序的用户自定义载荷子程序ＶＤＬＯＡＤ中，实现了对 ＡＢＡＱＵＳ的二次开发。作为验证，利用该方法模拟了水下爆炸冲击波作用下固支平板的塑性动力响应，模拟结果与试 验结果吻合良好。与通用的模拟方法相比，本文所采用的模拟方法在保证较高计算精度的前提下，可以显著降低计 算成本并简化建模过程，对于工程应用具有一定参考和实用价值。 关键词： 水下爆炸；塑性动力响应；平板；数值模拟
中图分类号：０３８３ 文献标识码：Ａ
文章编号： １６７２—７６４９（２００７）０６—００４１—０４ ＤｏＩ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２００７．０６．００６
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｌａｓｔｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｆｌａｔ ｐｌａｔｅｓ
ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｈｏｃｋ ｗａｖｅｓ
ＪＩＡ Ｘｉａｎ．ｚｈｅｎ ，ＨＵ Ｙｉ．ｔｉｎｇ ，ＤＯＮＧ Ｍｉｎｇ．ｒｏｎｇ ，ＸＵ Ｘｕｅ．ｚｈｏｎｇ ，ＬＩＵ Ｊｉａ．ｃｏｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７ １ ００２４，Ｃｈｉｎａ）
水下爆炸作用下板的动态响应分析
第１４卷 ２０１４住 第１期 １月 中 国水运 Ｃｈ ｉ ｎａ Ｗａｒｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒ￣ Ｎｏ．１ ２０１４
水下爆炸作用下板的动态响应分析
丁旭权，周盼
（华中科技大学船海学院，湖北武汉４３００７４）
摘要：水下爆炸是属于极其复杂的学科。这种爆炸虽然很早以前就在海战中发挥作用，但在理论研究方面开始的
很晚。水下爆炸不仅在军事上十分重要，而且对民用工业也是很有意义的。而一般情况下，战场上的军事目标大都 是有板、壳、梁等基本构件构成的。当这而基本构件受到爆炸冲击载荷作用时，有可能产生大的塑性变形，或者发
生局部或整体的断裂破坏而导致结构失效，最终导致目标达到某一毁伤等级。因此，对这些基本构件在爆炸等强冲
击载荷作用下的塑性变形破坏情况进行理论分析，对于研究弹药的毁伤威力和目标易损性具有十分重要的意义。文
中主要通过Ａｂａｑｕｓ有限元程序数值模拟了水下爆炸作用下结构的动态响应过程和板材最大有效塑性应变随冲击波
载荷强度的变化关系，研究了平板在水下爆炸载荷作用下的几种破坏模式。 关键词：水下爆炸；动力响应；Ａｂａｑｕｓ有限元软件；失效 中图分类号：Ｕ６６１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９７３（２０１４）０１—０３３２—０４
一、引言 现代舰艇在海战中必然会面临水下爆炸引起的冲击破坏
问题。随着水中兵器的发展，爆炸当量和冲击持续时问明显 增加，武器命中率大大提高，舰艇的冲击环境更为恶劣。在
爆炸冲击环境下，即使舰艇结构处在安全半径之内，舰载主
要机电设备和武器电子设备也可能由于承受过大的加速度或 位移而遭到破坏，从而丧失战斗力，处于被动挨打的局面。
因此，开展舰艇艇体结构及设备在非接触爆炸作用下的冲击
破坏机理及抗冲击性能理论和实验研究，对提高舰艇的生命
力和战斗力是至关重要的，具有重大的现实意义和军事应用 价值。
二、水下爆炸冲击因子
为了简洁描述舰船结构的冲击环境，需要考虑药包质量、
爆炸冲击载荷下加筋板塑性动力响应分析
第４０卷第６期 ２０１１年１２月 船海工程 ＳＨＩＰ＆０ＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．６ ＤｅＣ．２０１１
ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７９５３．２０１１．０６．００８
爆炸冲击载荷下加筋板塑性动力响应分析
祝伟，刘敬喜 （华中科技大学船舶与海洋工程学院，武汉４３００７４）
摘要：基于非线性动力学软件Ａｂａｑｕｓ，对爆炸冲击载荷下的加筋板塑性动力响应行为进行研究，探讨 加筋板的结构形式、载荷冲击波波形、材料应变率效应等参数对加筋板塑性动力响应的影响。仿真分析结果 表明加筋板结构形式对加筋板抵抗爆炸载荷能力影响较为明显；冲击载荷峰值时间影响加筋板最终塑性变 形的大小；应变率效应对加筋板最终塑性变形影响较大。 关键词：加筋板；爆炸冲击；应变率效应；塑性变形 中图分类号：Ｕ６６１．４２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－７９５３（２０１１）０６－００２８－０３
加筋板的塑性变形问题历来被人所关注，有
关研究很多 ｊ。文中基于Ａｂａｑｕｓ软件，对爆炸
冲击载荷作用下加筋板的塑性动力响应进行分
析，研究加筋板的几何结构形式、爆炸冲击载荷形 式和材料的应变率效应等参数对塑性动力响应的
影响。
１仿真分析模型
１．１加筋板几何结构模型 考虑以下５种方形加筋板结构形式，见图１。
板的长、短边分别为１ ０００ ｍｍ，板厚１５ ｍｉｌｌ，加强
筋截面为矩形截面，筋高６０ ｍｍ，厚度２５ １Ｔｉｍ。 图１Ｃ）所示的双根加筋板和图１ｅ）所示的２
Ｘ ２加筋板中加强筋距离方板边缘均为３００ ｍｍ。 １．２加筋板材料参数
加筋板材料均为软钢，密度Ｐ＝７ ８００ ｋｒ／ｍ ， 弹性模量Ｅ＝２１０ ＧＰａ，泊松比 ＝０．３，屈服极限
为３００ ＭＰａ。
１．３冲击载荷形式 实际情况下的冲击载荷见图２ａ），冲击载荷
大致分为两个阶段， 阶段和 一阶段。在 阶
段，载荷以峰值为起始点，在极短的时间内衰落， 达到Ｐ。；在 一阶段，冲击力较小，且持续时间较