强爆炸载荷下钢筋混凝土构件毁伤破坏的快速算法研究

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建筑构件的抗爆研究是一个研究热点,钢筋混凝土(RC)构件在现代建筑中获得了广泛的应用,具有一定的代表性。当前面临的主要问题是如何科学合理的实现建筑中诸多不同RC构件响应和破坏模式的快速评估。等效单自由度(SDOF)方法因其科学、合理且概念清晰的特点,在工程抗爆快速评估领域有广泛的应用。当前,SDOF方法在抗力函数的计算上存在两个不足:一个是理论只能给出有限情况下(如约束形式、载荷形式、配筋形式等)的抗力函数;再者是给出的抗力函数通常因RC材料的高度非线性而不够准确。基于SDOF方法上述两个不足,本文基于数值模拟和机器学习方法建立了抗力函数预测模型,同时研究得到了基于SDOF方法的P-I曲线快速生成算法。本文的主要工作内容如下:(1)研究了剪力墙构件数值模拟的方法,并得到了其典型的三种破坏模式。同时,研究得到了基于数值模拟的构件抗力函数提取方法。(2)采用数值模拟方法对建筑中常用尺度范围内的剪力墙构件进行了抗力提取,并基于机器学习方法采用BP神经网络进行训练,得到了一个误差在5%左右的抗力函数预测网络;分析了影响抗力函数的因素,得到了适用于本文抗力函数问题的网络结构及参数。(3)建立了构件考虑弯曲破坏和直剪破坏的SDOF模型。研究得到了基于功能关系,力学概念清晰、计算高效的P-I曲线生成方法。综上,本文研究给出了 RC构件基于SDOF方法的用于快速评估的P-I曲线,在保留SDOF方法快速的基础上,同时保证了一定的精度,对建筑构件的快速评估算法设计上有重要的参考意义。
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