【摘要】：FRP (Fiber Reinforced Polymer)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn),被廣泛地運(yùn)用于結(jié)構(gòu)的加固和新建工程當(dāng)中。目前對(duì)FRP以及FRP約束混凝土結(jié)構(gòu)的研究大多數(shù)都是致力于靜力性能,對(duì)結(jié)構(gòu)在一些爆炸沖擊荷載作用下的動(dòng)力性能研究得較少。在這個(gè)高速的時(shí)代,建筑結(jié)構(gòu)遭受到撞擊、沖擊以及爆炸破壞的事故越來越多,因此對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗沖擊性能研究變得越來越重要。本文研究了FRP空心柱以及FRP-混凝土組合柱的抗側(cè)向沖擊性能,首先通過落錘沖擊試驗(yàn)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行了試驗(yàn)研究,分析了FRP復(fù)合材料管纖維縱橫向鋪層比例對(duì)FRP空心柱以及FRP-混凝土組合柱的影響、構(gòu)件在不同沖擊高度下的破壞模式以及相同沖擊能量下空心構(gòu)件與實(shí)心構(gòu)件破壞模式的比較。采用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)落錘沖擊試驗(yàn)的構(gòu)件進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。主要研究?jī)?nèi)容有以下幾點(diǎn)：1、采用高性能落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)分別對(duì)FRP空心柱以及FRP-混凝土組合柱進(jìn)行了落錘沖擊試驗(yàn),通過測(cè)量沖擊力時(shí)程曲線、位移時(shí)程曲線,分析研究沖擊能量、復(fù)合材料管纖維鋪層、材料組合等對(duì)復(fù)合材料柱抗側(cè)向沖擊性能的影響。同時(shí)采用高速攝影儀記錄并分析構(gòu)件沖擊破壞的形成和發(fā)展。2、通過試驗(yàn)得出：沖擊能量對(duì)沖擊力和沖擊部位撓度都有顯著的影響,沖擊能量越大,沖擊力和撞擊部位撓度都隨之變大；纖維縱橫向鋪層比例的提高對(duì)構(gòu)件的沖擊力峰值影響不大；空心構(gòu)件與實(shí)心構(gòu)件的破壞模式顯著不同,空心構(gòu)件都是由于沖擊部位損壞而破壞,屬于局部破壞,實(shí)心構(gòu)件沖擊部位無任何損壞,均是由于固定端環(huán)向纖維樹脂斷裂而破壞,且實(shí)心構(gòu)件的沖擊力峰值大于空心構(gòu)件。3、采用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)落錘沖擊試驗(yàn)進(jìn)行了模擬分析。建立試驗(yàn)構(gòu)件有限元模型,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,校驗(yàn)有限元模型。在此基礎(chǔ)上,建立高速公路復(fù)合材料組合柱防撞護(hù)欄有限元模型與汽車模型,模擬、分析實(shí)際車撞工況作用下復(fù)合材料護(hù)欄系統(tǒng)的抗撞性能。
[Abstract]:FRP (Fiber Reinforced Polymer) fiber reinforced composites are widely used in structural strengthening and new construction because of their advantages of light weight, high strength and corrosion resistance. At present, most of the researches on FRP and FRP confined concrete structures are devoted to static behavior. In this high speed era, the accidents of impact, impact and explosion damage of building structure are more and more frequent, so it is more and more important to study the anti-shock performance of structural components. In this paper, the lateral impact resistance of FRP hollow columns and FRP- concrete composite columns is studied. The effects of the ratio of fiber longitudinal and transverse layers of FRP composite pipe on FRP hollow columns and FRP- concrete composite columns are analyzed. The failure modes of the members at different impact heights and the failure modes of hollow members and solid members under the same impact energy are compared. The finite element analysis software ANSYS/LS-DYNA is used to simulate and analyze the components of drop hammer impact test. The main research contents are as follows: 1. The impact tests of FRP hollow columns and FRP- concrete composite columns are carried out by using a high performance drop hammer impact testing machine. The impact force time history curve and displacement time history curve are measured by measuring the impact force time history curve and displacement time history curve. The effects of impact energy, fiber layer and material combination on lateral impact resistance of composite columns were studied. At the same time, the high-speed photography instrument is used to record and analyze the formation and development of the impact failure of the components. The test results show that the impact energy has a significant effect on the impact force and the deflection of the impact position, and the larger the impact energy, the greater the impact energy. Both the impact force and the deflection of the impact site become larger; the increase of fiber longitudinal and transverse layer ratio has little effect on the peak impact force of the member; the failure mode of the hollow member and the solid member is significantly different. The hollow members are damaged by the damage of the impact part, which belongs to the local damage. The impingement part of the solid component is not damaged at all, but it is destroyed by the fracture of the fixed end annular fiber resin. The peak value of impact force of solid component is larger than that of hollow component. The finite element analysis software ANSYS/LS-DYNA is used to simulate the impact test of drop hammer. The finite element model of the test member is established and compared with the test results to verify the finite element model. On this basis, the finite element model and vehicle model of composite column are established, and the anti-collision performance of composite guardrail system under actual vehicle impact condition is analyzed.
【學(xué)位授予單位】：南京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU398.9

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