本文關(guān)鍵詞：不同空心率的FRP管—混凝土—鋼管組合柱在側(cè)向撞擊下的動(dòng)力性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋼管混凝土組合柱和中空夾層鋼管混凝土組合柱作為一種新型的組合結(jié)構(gòu),現(xiàn)已得到廣泛的研究和應(yīng)用。而FRP管-混凝土-鋼管組合柱(FRP-concrete-steel double-skin tubular column,簡(jiǎn)稱DSTC)既不同于前述的兩種結(jié)構(gòu),也不同于FRP鋼管混凝土,它是一種新型組合結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)由FRP布(碳纖維增強(qiáng)樹脂)材料外管、鋼內(nèi)管以及填充于兩者之間的混凝土三部分組成,三種材料的協(xié)同工作使該組合結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)于現(xiàn)有組合構(gòu)件的力學(xué)性能。由于FRP布具有較高的質(zhì)量強(qiáng)度比高、耐腐蝕性和耐火性好、自重輕等優(yōu)點(diǎn),故FRP管-混凝土-鋼管組合柱可作為承重構(gòu)件應(yīng)用于地鐵、海洋平臺(tái)支架柱、跨海大橋墩柱等建筑結(jié)構(gòu)中。側(cè)向撞擊荷載是以上結(jié)構(gòu)在正常工作中遇到的不可避免的一種意外荷載作用,而撞擊作用有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷甚至喪失承載能力,因此必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分考慮。目前對(duì)DSTC的研究主要集中于靜力性能,如軸壓、偏壓和彎曲等;然而對(duì)DSTC抗撞擊性能的研究尚未見報(bào)道。本文將對(duì)DSTC這種新型結(jié)構(gòu)在承重柱上的應(yīng)用進(jìn)行研究,通過開展其在側(cè)向撞擊下的試驗(yàn)和理論研究來分析FRP管-混凝土-鋼管組合柱的耐撞性。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:1、在太原理工大學(xué)的DHR9401型落錘試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了FRP-混凝土-鋼管組合柱的側(cè)向撞擊試驗(yàn),試驗(yàn)的研究參數(shù)包括撞擊高度和試件表面包裹的FRP層數(shù)。在通過試驗(yàn)儀器捕獲了被撞擊試件的撞擊力(F)、跨中撓度(Δ)和FRP表面右側(cè)1/4跨處的應(yīng)變(?)等試驗(yàn)數(shù)據(jù)的同時(shí),也得到了試件的整體殘余變形和局部破壞形態(tài),并對(duì)撞擊試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析和論證。2、在重點(diǎn)考慮了材料的應(yīng)變率和FRP的各項(xiàng)異性的前提下,利用ABAQUS有限元軟件建立了兩端固定的FRP管-混凝土-鋼管組合柱側(cè)向撞擊性能分析模型。通過材料拉伸試驗(yàn)確定了鋼材、FRP的各項(xiàng)材料參數(shù),并按照實(shí)際情況定義了各部件的接觸屬性等。同時(shí)在試驗(yàn)存在局限性的前提下,為了分析更加真實(shí)撞擊事件工況,即保證在撞擊之前已經(jīng)預(yù)加軸力在試件上,于是在之前的撞擊模型基礎(chǔ)下又建立了軸力-撞擊耦合模型。3、通過與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了建立的純撞擊模型所采用的材料本構(gòu)、接觸屬性以及邊界條件的正確性和有效性。在驗(yàn)證了有限元模型正確的基礎(chǔ)上,進(jìn)而分析了不同的空心率(χ)和撞擊能量(E0)及軸壓比(n)等不同的荷載參數(shù)對(duì)FRP管-混凝土-鋼管組合柱試件在側(cè)向撞擊作用下動(dòng)力性能的影響,同時(shí)也分析了產(chǎn)生該影響的原因并提出了相關(guān)的建議。
【關(guān)鍵詞】：FRP管-混凝土-鋼管組合柱 側(cè)向撞擊荷載 撞擊力 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU398.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 主要符號(hào)對(duì)照表9-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 FRP材料的特點(diǎn)及在工程領(lǐng)域的應(yīng)用12-15
• 1.2.1 FRP材料的特點(diǎn)12-13
• 1.2.2 FRP材料在土木工程行業(yè)的應(yīng)用13-14
• 1.2.3 FRP材料的應(yīng)用前景14-15
• 1.3 FRP管-混凝土-鋼管組合柱的提出和研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3.1 FRP管-混凝土-鋼管組合柱的提出15-16
• 1.3.2 FRP管-混凝土-鋼管組合柱的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4 建筑結(jié)構(gòu)遭受偶然撞擊的研究19-25
• 1.4.1 結(jié)構(gòu)受撞擊的研究理論方法19
• 1.4.2 結(jié)構(gòu)受撞擊的研究現(xiàn)狀19-25
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容25-27
• 第二章 FRP管-混凝土-鋼管組合柱在側(cè)向撞擊荷載下的試驗(yàn)研究27-47
• 2.1 引言27
• 2.2 撞擊試驗(yàn)基本概況27-32
• 2.2.1 試驗(yàn)裝置設(shè)備27-29
• 2.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)29
• 2.2.3 材料性能29-31
• 2.2.4 試驗(yàn)流程及數(shù)據(jù)采集方案31-32
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果32-45
• 2.3.1 撞擊過程32-35
• 2.3.2 試件的整體殘余變形及局部破壞形態(tài)35-37
• 2.3.3 撞擊力（F）時(shí)程曲線37-40
• 2.3.4 跨中撓度（Δ）時(shí)程曲線40-42
• 2.3.5 應(yīng)變（ε）時(shí)程曲線42-44
• 2.3.6 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析44-45
• 2.4 本章小結(jié)45-47
• 第三章 FRP管-混凝土-鋼管組合柱在側(cè)向撞擊荷載下有限元計(jì)算模型47-63
• 3.1 引言47
• 3.2 有限元模型概述47-54
• 3.2.1 材料本構(gòu)47-50
• 3.2.2 單元選取50-51
• 3.2.3 定義接觸51
• 3.2.4 邊界條件51
• 3.2.5 網(wǎng)格劃分51-52
• 3.2.6 軸力-撞擊耦合模型52-54
• 3.3 有限元模型驗(yàn)證54-61
• 3.3.1 試件破壞形態(tài)54-57
• 3.3.2 撞擊力（F）時(shí)程曲線驗(yàn)證57-59
• 3.3.3 跨中撓度（Δ）時(shí)程曲線驗(yàn)證59-61
• 3.4 本章小結(jié)61-63
• 第四章 FRP管-混凝土-鋼管組合柱在側(cè)向撞擊荷載下的影響參數(shù)分析63-73
• 4.1 空心率（χ）對(duì)構(gòu)件抗撞擊性能的影響63-66
• 4.2 荷載參數(shù)對(duì)構(gòu)件抗撞擊性能的影響66-70
• 4.2.1 撞擊能量（E0）的影響66-67
• 4.2.2 軸壓比（n）的影響67-70
• 4.3 本章小結(jié)70-73
• 第五章 結(jié)論與展望73-77
• 5.1 結(jié)論73-74
• 5.2 展望74-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83
• 攻讀學(xué)位期間參與科研項(xiàng)目83

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