基于ABAQUS的冲击荷载下钢框架的动力响应分析
钢筋混凝土框架梁在低速冲击荷载作用下动力响应分析

1 I
1 350
螂
3 I
lO S
2 4 O1
2O1 4
己 ‘ Ol
’
—
_1
l
●
f 一 I
/
I ..● . . .
乙
凸
凸
凸
l 粱配筋圈
结构设计者了解结构在动力荷载作用下各个环节
受力和变形情况。这一方法在某种程度上可以部 分取代结构动力试验,进行结构动力响应研究。 本文分析 了6 层钢筋混凝土框架结构办公楼 除掉边跨中柱 ,并从中取出的模型梁 ( 如图 1 ) 进行了线性与非线性的动力响应分析。
图 1 模型梁 收稿 日期 :20 —01 0 71—5
上 的柱破 坏 引起 局部破坏 。 以上都属 于低速 冲击 的问题 ,因此 ,要 对受偶 然荷载发 生局部破 坏时结 构的动 力响应 进行研 究 。
由于钢筋混凝土框架结构体系是一个复杂的、多 自由度的超静定结构体系,人们在短时间内对这一结 构体系的动力响应不能全面了解 ,各方面的不足之处仍然存在。 有限元分析方法可以提供大量结构体系在荷载作用下的响应信息,因此 ,利用有限元技术进行结构受
A g20 u.08
文章编号 :17 0 6 (0 8 3— 00— 6 64— 2 2 20 )0 09 0
侧向冲击下方钢管混凝土构件动力响应的参数研究

第50卷第2期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.2 2019年2月Journal of Central South University (Science and Technology)Feb. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.02.021侧向冲击下方钢管混凝土构件动力响应的参数研究蔡健1, 2,余瑜1,陈庆军1, 2,李玉楠1,叶嘉彬1(1. 华南理工大学土木与交通学院,广东广州,510641;2. 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东广州,510641)摘要:运用ABAQUS/Explicit有限元软件对方钢管混凝土(CFRST)构件的侧向冲击过程进行数值模拟,研究冲击高度、截面含钢率、冲击位置、材料强度、构件长细比等对方钢管混凝土构件冲击力和挠度变形的影响;基于刚塑性梁理论,提出计算方钢管混凝土构件截面动力受弯承载力提高系数的实用计算公式。
研究结果表明:截面含钢率和长细比是影响冲击持续时间和冲击力平台值的敏感因素;减小冲击高度和构件长细比,增加截面含钢率可显著减小构件冲击点处的挠度;钢材屈服强度、截面含钢率、长细比和冲击速度是影响构件截面动力受弯承载力的重要参数。
关键词:侧向冲击;方钢管混凝土;数值模拟;参数分析;简化塑性理论中图分类号:TU398.9 文献标志码:A 文章编号:1672−7207(2019)02−0409−11Parameter study on dynamic response ofconcrete filled square tube under lateral impactCAI Jian1, 2, YU Yu1, CHEN Qingjun1, 2, LI Yunan1, YE Jiabin1(1. School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology, Guangzhou 510641, China;2. State Key Laboratory of Subtropical Building Science,South China University of Technology, Guangzhou 510641, China)Abstract: ABAQUS/Explicit software was used to simulate the concrete-filled rectangular steel tube(CFRST) specimens under lateral impact. The effects of five main parameters including impact height, sectional steel ratio, impact location, material strength and slenderness ratio on impact force and deflection of CFRST were studied. Based on the rigid-plastic beam theory, a useful formula was proposed to calculate the dynamic flexural capacity strengthening factor (cross-section dimension) of the CFRST. The results show that sectional steel ratio and slenderness ratio are the sensitive factors that affect impact time duration and force platform value. Reducing the impact height and slenderness ratio, and increasing the sectional steel ratio can decrease the CFRST deflection remarkably at the impact point. The steel yield strength, sectional steel ratio, slenderness ratio and impact velocity are proved to be the control parameters of the CFRST cross-sectional dynamic flexural capacity.Key words: lateral impact; concrete filled rectangular steel tube(CFRST); numerical simulation; parametric analysis;simplified plasticity theory收稿日期:2018−03−11;修回日期:2018−05−11基金项目(Foundation item):国家自然科学基金资助项目(51578246);广东省自然科学基金资助项目(2017A030313263);华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究课题(2015ZA04)(Project(51578246) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (2017A030313263) supported by the Natural Sciences Foundation of Guangdong Province; Project(2015ZA04) supported by the Independent Research Program of State Key Laboratory of Subtropical Building Science of South China University of Technology) 通信作者:陈庆军,博士,副教授,从事结构理论、结构仿真分析等研究;E-mail:***************.cn中南大学学报(自然科学版) 第50卷 410钢管混凝土结构已广泛应用于各类土木工程结构,如超高层建筑大跨空间结构、电力塔架、地铁站、桥墩等。
瞬态冲击荷载作用下刚性道面动态响应分析

瞬态冲击荷载作用下刚性道面动态响应分析论文
本文旨在通过研究瞬态冲击荷载作用下刚性路面的动态响应,为降低道路损坏水平及满足道路使用要求提供参考。
此外,本文还研究了冲击波类型、波形参数、荷载工况(如荷载持续时间、冲击荷载的强度大小等)对刚性路面动态响应的影响。
首先,为了研究刚性路面对冲击荷载作用下的动态响应,我们对荷载工况进行了分析,其中包括荷载持续时间、冲击荷载的强度大小等。
然后,根据不同的冲击波类型和波形参数,采用有限元分析软件ABAQUS,建立了瞬态冲击荷载作用下刚性
路面的数值模型,并针对模型中关联参数(如模量、泊松比等)进行了不同的设定,以模拟准确的荷载工况和物理状态。
在完成建模之后,我们将有限元方程求解后得到的动态响应解析结果与实际试验结果进行比较,讨论其含义及影响。
当荷载作用时,刚性路面会发生各种动态变形,并且随着荷载时间的延长,变形状况将会发生变化。
最后,根据上述结果得出,瞬态冲击荷载作用下刚性道面动态响应受荷载工况、冲击波类型和波形参数等因素的共同影响。
综上所述,本文研究了瞬态冲击荷载作用下刚性路面的动态响应,从而为降低道路损坏水平及满足道路使用要求提供参考。
本研究的成果可为今后相关研究提供参考。
冲击波载荷作用下结构响应的模型律分析

冲击波载荷作用下结构响应的模型律分析冲击波载荷是由爆炸或其它冲击事件产生的瞬态载荷,其作用于建筑物、建筑机械设备等产生的有序反应,属非线性动力学系统的动态响应分析。
冲击波载荷作用于结构时,可能会在载荷受到剪切、压缩、扭矩、挠度、反作用力等激励作用时产生振动,其变形随时间变化。
冲击载荷对结构的影响不容忽视,其响应模型的研究一直是诸多学者探究的重点,主要研究方向有以下三种:(1)动力响应模型;(2)变形响应模型。
1.动力响应模型
动力响应模型是指用来表示结构响应的非线性时变模型,如拟阵列模型、粗糙集模型、层次分析法、传动阻抗法等。
拟阵列模型是将结构看作一系列按一定矩阵步距排列的自振子单元,将冲击载荷分解为每个自振子单元的响应。
粗糙集模型将结构的受力特性分解为一系列的特性函数,每个函数都是一个粗糙集,然后根据特性函数进行模型最优化。
层次分析可以将复杂的结构简化成一系列进行分析的简单
单元,把冲击载荷作用于结构上,然后得出相应的响应值。
传动阻抗
法可将传递结构作为由灵敏度阻抗矩阵构成的系统,利用此系统的特
征值和特征向量的性质,求出结构经受冲击载荷作用后所受的响应。
2.变形响应模型
变形响应模型是根据结构受到冲击载荷作用后的变形进行的分析,如多层梁模型、Lagrange模型等。
多层梁模型是基于结构的多层叠合
而建立的,将结构受力过程中所受的拉压和扭矩等一气呵成考虑进去,从而可以准确模拟结构经受冲击载荷后的响应。
Lagrange模型是一种
非平面三维模型,它是基于材料的形变应力关系、力学力的本构模型、节点连接、动力学系统等来描述和分析结构受力状况,使得结构在受
到冲击载荷作用时变形过程可以反映出来。
钢结构桥梁的静力与动力响应分析

钢结构桥梁的静力与动力响应分析钢结构桥梁是现代交通基础设施中常见的工程结构之一,对桥梁在静力和动力载荷下的响应进行准确分析,对于保证桥梁的安全性、可靠性和耐久性具有重要意义。
本文将对钢结构桥梁在静力和动力载荷下的响应分析方法进行探讨,以提供参考和指导。
一、静力响应分析静力响应分析是钢结构桥梁设计和评估的基础。
在静力载荷作用下,桥梁结构不会出现频率变化和振动,通过对桥梁荷载、变形和应力的计算,可以评估其结构的安全性和稳定性。
1. 载荷分析载荷分析是静态分析的第一步,包括桥梁受到的永久载荷和可变载荷。
永久载荷包括桥梁自重以及附加结构和设备的重量;可变载荷包括交通荷载、风荷载和温度荷载等。
通过对这些载荷的分析,可以得到桥梁结构在不同工况下的受力情况。
2. 变形计算桥梁的变形计算是对桥梁的结构形态进行分析和评估的过程。
通过有限元分析等方法,可以计算出桥梁在静力载荷作用下的变形情况,包括整体变形和局部变形。
变形计算的结果可以用于评估桥梁的稳定性和结构变形对行车安全的影响。
3. 应力分析桥梁的应力分析是对桥梁各个构件的应力进行计算和评估的过程。
在静力响应分析中,主要关注桥梁结构的承载能力和极限状态下的应力情况。
通过对不同构件的应力分析,可以评估桥梁结构在不同工况下的安全性。
二、动力响应分析动力响应分析是钢结构桥梁在动态载荷下的振动响应分析。
在桥梁的使用过程中,交通载荷和地震等外部因素会引起桥梁的振动,对桥梁的结构和使用安全性造成影响。
动力响应分析可以帮助工程师评估桥梁的疲劳寿命和振动对行车安全的影响。
1. 模态分析模态分析是动力响应分析的关键步骤。
通过计算桥梁结构的固有振型和固有频率,可以了解桥梁在自然振动状态下的响应情况。
模态分析的结果可以用于进一步的动力响应计算和模态叠加分析。
2. 动力载荷分析在动力响应分析中,动力载荷包括交通荷载和地震荷载。
交通荷载是桥梁在汽车、火车等交通载荷下的振动响应;地震荷载是桥梁在地震作用下的振动响应。
一文详解abaqus中冲击动力学问题的求解方法

一文详解abaqus中冲击动力学问题的求解方法Abaqus作为一款功能强大的有限元分析软件,广泛应用于工程领域的仿真计算。
冲击动力学问题作为工程实践中常见的一种现象,对其进行准确模拟和分析具有重要意义。
本文将详细讲解在Abaqus中求解冲击动力学问题的方法,帮助读者更好地掌握这一技能。
一、冲击动力学问题的特点冲击动力学问题具有以下特点:1.瞬态过程:冲击过程通常在短时间内完成,对时间分辨率要求较高。
2.高应变率:冲击过程中,物体的应变率较高,可能导致材料性质发生变化。
3.非线性:冲击过程中,物体可能发生大变形,使得问题具有非线性特征。
4.动态效应:冲击过程中,物体的惯性效应和阻尼效应明显,需要考虑这些效应的影响。
二、Abaqus求解冲击动力学问题的步骤1.建立模型在Abaqus中,首先需要建立冲击问题的几何模型,包括冲击体的形状、尺寸以及被冲击体的几何特征。
同时,要定义材料属性,如密度、弹性模量、泊松比等。
2.划分网格为了提高计算精度和效率,需要对模型进行网格划分。
对于冲击区域,应采用较细的网格以提高计算精度;而对于远离冲击区域的部分,可以采用较粗的网格。
3.设定边界条件和初始条件根据冲击问题的特点,需要设定以下边界条件和初始条件:- 边界条件:约束冲击体和被冲击体的运动,如固定、滑动等。
- 初始条件:设定冲击体的初始速度、加速度等。
4.选择求解器在Abaqus中,可以选择显式求解器(如Dynamic Explicit)或隐式求解器(如Generalized Explicit)进行冲击动力学问题的求解。
显式求解器适用于求解瞬态、高应变率问题,而隐式求解器适用于求解复杂、大变形问题。
5.设置求解控制参数为了确保计算过程的稳定性和准确性,需要设置以下求解控制参数:- 时间步长:根据冲击过程的时间分辨率,合理设置时间步长。
- 网格细化:在冲击过程中,根据变形程度和应变率对网格进行自适应细化。
- 阻尼设置:考虑冲击过程中的能量耗散,设置合适的阻尼参数。
钢混凝土组合框架结构倒塌动力响应特征及参数分析

钢混凝土组合框架结构倒塌动力响应特征及参数分析目录一、内容概述 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究目的与内容 (4)1.4 技术路线与方法 (6)二、钢混凝土组合框架结构概述 (6)2.1 钢混凝土组合结构定义 (7)2.2 组合结构的发展历程 (8)2.3 组合结构的特点及优势 (9)2.4 应用领域及案例分析 (10)三、结构倒塌动力学基础 (12)四、钢混凝土组合框架结构倒塌机理 (13)4.1 结构失效模式 (14)4.2 关键影响因素 (16)4.3 倒塌过程仿真 (17)4.4 案例研究 (18)五、动力响应特征分析 (20)六、参数敏感性分析 (21)6.1 参数变化对结构性能的影响 (22)6.2 敏感性分析方法 (23)6.3 分析结果讨论 (24)6.4 改进建议 (26)七、结构设计优化建议 (27)7.1 设计原则与规范 (28)7.2 结构安全评估标准 (29)7.3 防倒塌措施建议 (30)7.4 新材料新技术的应用前景 (31)八、结论与展望 (33)8.1 主要研究成果总结 (34)8.2 存在的问题与不足 (35)8.3 后续研究方向 (36)8.4 对未来工作的建议 (37)一、内容概述本篇论文旨在研究钢混凝土组合框架结构在遭受地震或大风等动力荷载作用下的倒塌动力响应特征,并对相关参数进行分析。
论文首先对钢混凝土组合框架结构的力学特性、动力响应规律以及倒塌机理进行深入研究。
通过建立精确的动力模型,对钢混凝土组合框架结构的动力响应进行仿真分析,获取其倒塌过程中的位移、速度、加速度等动力学特征。
在此基础上,对影响钢混凝土组合框架结构动态倒塌性能的关键参数进行分析,包括抗震等级、楼板刚度、柱轴压比、梁柱连接方式等。
通过对比分析不同参数对结构动力响应和倒塌性能的影响,为钢混凝土组合框架结构的设计与优化提供理论依据和指导。
论文研究成果可为我国城市建设、地震工程和结构工程领域的研究与实践提供有益参考。
冲击荷载下钢管混凝土限高防护架的动力响应

网格划 分 和单元 尺 寸 的选 取 . 触 面采 用 单 向接 触 接 类型 , 选取 质量块 碰撞 面 为主 面 ( atr , m s ) 防护 架碰 e 撞面 为从 面 (l e , 行 从 节 点 对 主 面 的穿 透 , sv)进 a 计 算效 率高 . 12分别 为 防护 架 与汽 车 的建模 及 图 、
( 烟台大学土木工程学 院, 山东 烟台 ,60 5 24 0 )
摘要 : 通过采用 A S S L — 。 A有限元软件 , N Y /S D N Y 分析 了 管混凝土铁路桥 限高防护 架在 钢
汽 车碰撞 作 用 下的动 力响 应 , 比较 了钢 管 防护 架与钢 管混凝 土 防护 架的不 同动 力响应 . 结
结构所 受到 的冲击荷 载, 用 A S S L D N 使 N Y / S— Y A 有 限元 仿真 软件 , 整个 碰 撞 过 程进 行 模 拟 仿 真分 对 析, 考虑到防护架前方设有一 系列减速带 以及限速 标牌 , 以汽 车 到达 防护架 时处于 低速行 驶 中 , 所 本文 考虑 汽 车低速 碰撞 防护 架 , 料处 于弹塑 性 阶段 , 材 建
关键 词 : 管 混凝 土防 护架 ; 形 ; 力 ; 钢 变 应 碰撞 力 ; 位移
中图分 类号 : 2 U4 文献标 志 码 :A
ห้องสมุดไป่ตู้
铁路 桥 限高 防 护架 是 对 铁 路 桥 进行 防 护 , 免 避
桥下过往车辆对铁路桥 的碰撞 , 保证正常 的铁路运 输. 随着我国铁路建设的迅速发展 , 为保障铁路的安
全运 营 , 需要 对其 施行 一 系列 的保 护措施 , 其是 铁 尤 路下 部有 机动 车 辆经 过 的路 段 , 进 行 铁 路 桥 段 的 须
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
L为 × ×
通 过 改 变 冲 击 块 密 度 来 调 整 冲击
块质 } 钢框架模 如图 1。
:巾
5oo .1
图 1 钢 框 架 模 型 (单 位 :I111][1) 令义 的分析参 数 冲击 速度 、冲击块 质 以及冲击 他 髓 冲 速 度分 为4种情况 :5m/s、1Onds、15m/s、20m/s 冲m 质 分 为 3种情 况 :ll、3t、6t..冲击 位置 分为 4种情况 :1m、 1.5n1、2m、2.5m =.文 中 的 1L1T5V表 示 :质 量 为 1t的 冲 击块 以
(1)
式 中 :A、B、C、,l和 n 为模 型 参 数 ;or .为 等 效 应 力 ;s为 等 效
应变 ;s 为尢"- i L纲化等效塑性应 变率 ,s = /s . 为参 芎心
变 率 ;T为无 化温 度 ,T=( )( —T),其 『f】 , 分 r 别 为 参 芎 温 度 卞¨材 料 的熔 点 , 为 当 前温 度 ;式 (1) 边 项 代表等效 性应 变,应变率和温度对流动应力的影 响㈣。A取 向拉伸试 验槲服时 的工程 应力 ,本文取 244.8,B,, 通过拟 合等效心力应变 数据 扶得 ,文 中取为 899.7,0.94;C为应 变牢
51n/s的速度冲击距札脚 lm处的位置。其余以此类推 1.2本 构 关 系 与 断 裂准 则
1.2.1 Johnson—Cook本构 模 型 及 参 数 选 取 钢 材 材 料模 型 为 Johnson—Cook模 型 ,其 本 构 关 系 为 :
¨
+ |
= (?4+Be )(1+Clne )(I-T )
敏 感参数 ,本文取 l795;m为温度软化参数 ,文中取 0.757 1.2.2 Johnsoll—Cook断 裂 准 则 及 参 数 选 取
johnson一(:tI()k断裂 准则 中有 效断 裂应 变 表达式 如 :
第 3期(总第 203期 )
勰
试验研究●
= (D +O2exp( or))×(j+ lne )(j ) (2) 式 中 :D,~D 是材料参 数 ,按照文献【6】的方法选取 ,本 文依次
向 冲击荷载作用 的试验进 行 r数值模拟 。 日前 ,吲 内关 于钢
框架在冲击荷载下的动态响 规律研究还 比较 少。李海 旺
等 利 用 有 限 元 软 件 一 模 拟 __r爆 炸 荷 载 下 平 面钢 框 架
和空间钢框架的动态响应。霍 静思 等I 咐 4根热轧 H型钢梁
进 行 了 落 锤 撞 击 试 验 . 并 记录 J 钢 梁 受 到 冲 击 时 的跨 中 变
用 过 程 巾 ,不 仪 要 承 受 没 计 规 范 【fl规 定 的倚 载 ,t:t ̄ti:爆炸或侧 向撞 i 等 。因此 ,研 究钢结构
在 冲击 荷载 下特别是侧 向 冲击 倚裁下 的动力 响应 情况 J亡为
重 要 。
国 内 外 家 学 者 已 做 J,一 研 究 。 在 国 外 ,Kumai·和
一试 验 研 究
建.前
2()18年
基 于 ABAQUS的 冲 击 荷 载 下 钢 框 架 的 动 力 响 应 分 析
陈 启 彬 ,黄 倩 ,邓 锦 涛 ,吴 炯 。黄 黎 明 (.福 建 工 程 学 院 土 木 工 程 学院 ,福 建 福 州 35Ol18)
摘 要 ;中击作 用 下钢 框 架 的动 力响 应是 一 个 复 杂 的 非 线性 过 程 。运 用 ABAqUS显 式 动 力 分 析 模 块 建 立 了钢 框 架 的 有 限 元 模 型 ,采 用 参 数 化 分析 方 法研 究 冲 击 块 的 冲 击速 度 、冲 击 位 置 及 冲 击 质 量 对 钢 框 架 柱 在 撞 击 下 动 力 响 应 的 影响 结果表明 ,采 用数值模拟 方法对钢框 架柱在撞 击作 用下的研 究结 果符合能量 守恒定律 ,结果具有可靠性 、柱子 的 位移 响应 随着撞 击质量 的增 大而增 大;柱子的位移响应 随着撞 击速度 的增大而增 大;柱子 的位 移响应随着撞 击位置的 上升 而增 大
取值为 一43.408,44.608,一0.016,0.0145,6_619;Or=o rd ̄ 是应 力三轴度 , 是平 均应 力。 1.3 网 格 划 分
关键词 铜框 架;冲击荷 裁;动力响应 ;显式动力 分析 ;有限元模 型
0引言
近 年 来 ,随 着 我 经 济 的 不 断 发腱 ,我 国 的钢 产 节 不 断
提高 ,山于钢材强 度高 、自曩轻 、整 体刚性好 、变形能 力强的
优 异 特 性 ,被广 泛运 JIJY- ̄I建筑 纳 构 【f1、 然而 ,钢 结 构 在 实 际 使
PetrosklI 研究 J’梁跨 中住受到横 冲 .打荷载时 的翅性 响应并
由此 建 立 了刚 性 理 想 弹 模 型 -和 Jonest 1通 过 试 验 研
究 r钢 和锅 合金 梁受到 横向 冲击衍载作用 下的破 坏和变 形
特征 ,之后使用 ABAQUS 限元软什 埘约束 的低碳钢 梁受横
形 ,得 出钢梁在冲击荷载作J{j下怂链线 效应的形成机理 和影
响 规 律 。
本 文通 过 有 限 元软 件
h 示 动 力 分 析 模 块 ,对 一
榀 钢 框 架 在 横 向 冲 击简 载 下 的 动 力响 应 情 况 进 行 r数 值 模
拟 ,研 究 冲 击 质 、冲 。打速 度 、冲.} f 对 钢 框 架 动 态 响 应 的
影 响 。
1模 型 与参 数选 取
1.1几何 模 型
模 型 为 一 榀 钢 框 架 ,梁 的 上 下 翼 缘 与 柱 全 焊 接 ,其 中 梁
柱 截面 均 分别 为工 字 形 截 面 × × × ( )币¨
× × × ),梁 跨 为 7. ,柱 高 为 ,柱 顶端
采用 自由约束 ,柱脚端采用 定约束 冲击块 的尺 寸 H× ×