本文關(guān)鍵詞：爆炸荷載作用下CFRP方鋼管混凝土柱動力響應(yīng)研究

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【摘要】：頻繁發(fā)生的爆炸事故不斷地威脅著人們的生命和財產(chǎn)安全,如何提高建筑結(jié)構(gòu)的防爆抗爆性能,已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的研究課題。CFRP鋼管混凝土柱因其不僅繼承了普通鋼管混凝土承載力高,塑性、韌性好的優(yōu)點(diǎn)外,還具有良好的耐火、耐腐蝕性,優(yōu)越的抗震性能,且能有效避免厚壁鋼管的使用,在國內(nèi)外逐漸廣泛興起,是發(fā)展前景較好的一種新型組合結(jié)構(gòu)形式。目前關(guān)于CFRP鋼管混凝土柱的研究主要集中在靜力方面,而動力性能的研究較少。因此本文以CFRP方鋼管混凝土柱為研究對象,采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對其承載力和在爆炸荷載下的動力響應(yīng)進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)基于雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論,結(jié)合鋼管混凝土統(tǒng)一理論思想,通過等效應(yīng)力系數(shù)與等效約束系數(shù),將CFRP方鋼管混凝土柱轉(zhuǎn)化為圓形截面進(jìn)行分析,推導(dǎo)出了適用于CFRP方鋼管混凝土軸壓短柱的極限承載力計算公式,將該公式計算結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)試驗(yàn)值進(jìn)行對比,驗(yàn)證了其正確性,并分析了混凝土強(qiáng)度等級、鋼管壁厚及CFRP厚度等對承載力的影響。(2)基于鋼管混凝土統(tǒng)一理論與本文的研究成果,求出了CFRP方鋼管混凝土柱的組合剛度,進(jìn)而推導(dǎo)了塑性極限彎矩,并將爆炸荷載簡化為下降三角形荷載,采用等效單自由度法對CFRP方鋼管混凝土柱在爆炸荷載下的動力響應(yīng)進(jìn)行了理論分析,得到了柱子中部最大動位移。(3)采用有限元動力分析軟件ANSYS/LS-DYNA,建立CFRP方鋼管混凝土柱的有限元模型,對其在爆炸荷載下的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬,通過與上述理論分析結(jié)果對比驗(yàn)證了模型的正確性,研究了CFRP厚度、混凝土強(qiáng)度等級、鋼材強(qiáng)度等級、含鋼率、柱高、軸壓比及比例距離等對CFRP方鋼管混凝土柱在爆炸荷載作用下動態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：爆炸荷載 CFRP方鋼管混凝土柱 動態(tài)響應(yīng) 等效單自由度體系 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU398.9;TU311.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 CFRP鋼管混凝土10-11
• 1.3 研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 CFRP構(gòu)件的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 爆炸沖擊波荷載的研究現(xiàn)狀12
• 1.3.3 材料動態(tài)性能的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.4 爆炸荷載下構(gòu)件動態(tài)響應(yīng)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文研究內(nèi)容15-17
• 第二章 爆炸沖擊荷載和材料的動力性能17-23
• 2.1 爆炸分類17
• 2.2 爆炸沖擊荷載的基本理論17-20
• 2.2.1 爆炸沖擊波的形成與傳播17-18
• 2.2.2 爆炸相似定律18-19
• 2.2.3 爆炸荷載的簡化19-20
• 2.3 結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計的原則及方法20-21
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計的原則20
• 2.3.2 結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計的方法20-21
• 2.4 材料的動力性能21-22
• 2.4.1 混凝土的應(yīng)變率效應(yīng)21
• 2.4.2 鋼材的應(yīng)變率效應(yīng)21
• 2.4.3 碳纖維布的應(yīng)變率效應(yīng)21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 CFRP方鋼管混凝土軸壓短柱承載力分析23-31
• 3.1 統(tǒng)一強(qiáng)度理論23-24
• 3.2 極限承載力分析24-28
• 3.2.1 CFRP受力分析24-25
• 3.2.2 方鋼管受力分析25-26
• 3.2.3 核心混凝土的軸壓強(qiáng)度26-27
• 3.2.4 極限承載力計算27-28
• 3.3 極限承載力的驗(yàn)證和影響因素分析28-30
• 3.3.1 計算結(jié)果對比28-29
• 3.3.2 影響因素分析29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第四章 CFRP方鋼管混凝土柱的動力響應(yīng)31-41
• 4.1 等效單自由度體系31-34
• 4.1.1 等效單自由度體系31-32
• 4.1.2 等效體系32-34
• 4.2 動態(tài)響應(yīng)計算34-36
• 4.3 CFRP方鋼管混凝土柱的動力響應(yīng)36-38
• 4.3.1 組合強(qiáng)度及組合彈性模量36-37
• 4.3.2 CFRP方鋼管混凝土柱的塑性極限彎矩37-38
• 4.4 算例分析38-40
• 4.5 本章小結(jié)40-41
• 第五章 CFRP方鋼管混凝土柱在爆炸荷載下的數(shù)值模擬41-57
• 5.1 ANSYS/LS-DYNA有限元程序41
• 5.2 有限元模型的建立41-47
• 5.2.1 單元類型42-43
• 5.2.2 材料模型43-44
• 5.2.3 荷載施加方法44-47
• 5.2.4 計算設(shè)置47
• 5.3 結(jié)果對比分析47-50
• 5.3.1 模擬結(jié)果分析47-49
• 5.3.2 模擬結(jié)果與理論結(jié)果的對比49-50
• 5.4 影響因素分析50-55
• 5.4.1 CFRP的厚度50-51
• 5.4.2 混凝土強(qiáng)度等級51-52
• 5.4.3 鋼材強(qiáng)度等級52-53
• 5.4.4 含鋼率53
• 5.4.5 柱高53-54
• 5.4.6 軸壓比54-55
• 5.4.7 比例距離55
• 5.5 本章小結(jié)55-57
• 結(jié)論與展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-67
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果67-69
• 致謝69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：538337