论文部分内容阅读
由于爆炸对结构的作用时间短、荷载幅值大,分析结构在爆炸作用下的完整过程是复杂且繁重的工作。板作为常用的抗爆构件,研究其在爆炸作用下的动力响应对于结构抗爆研究具有实际工程意义。本文以能量法和塑性理论为基础,采用理论分析与数值模拟两种方法,对爆炸作用下钢筋混凝土矩形板的动力响应进行研究,主要研究内容如下:1、将钢筋混凝土简化为完全刚塑性材料,以能量法和塑性铰线理论为基础,构造出刚塑性矩形板的极限状态塑性铰线,塑性铰线形成的塑性破坏机构有两种,分别列出其小变形情况的运动平衡方程。2、由于板在爆炸荷载作用下通常产生大变形,边界支撑条件的约束会限制大变形的发展,将这种约束简化为作用在板中面的反作用力,所以称这种现象为面力效应或膜力效应。根据最大耗散能原理计算塑性铰线能量耗散功率时,考虑中面膜力的作用,引入膜力因子,定义大变形时边界支撑的有利作用。3、将板的变形分为大变形和小变形两种情况,在小变形方程中引入膜力因子,即构成大变形动力平衡方程。在简化的三角形爆炸荷载作用下,根据板的变形挠度的大小和两种塑性变形机构建立不同的平衡方程,解出了在中载和高载情况下刚塑性矩形板的完整动力响应过程。4、选取合理的数值分析方法,利用显式动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对爆炸作用下钢筋混凝土矩形板的动力响应进行数值分析。结果表明,炸药当量对板产生弹性或塑性变形起决定作用;板的配筋率越低,则板的塑性变形越明显;混凝土的强度对板的破坏形式影响不大;随着边界约束的增多,板受到的面力效应的影响,抗弯刚度增强。5、数值分析同时表明,钢筋混凝土矩形板的破坏模式也呈现两种形式,与本文理论分析结果相近,且符合理论分析的刚塑性假设、塑性铰线理论和膜力效应的应用条件,可以采用本文理论方法利用数值手段分析钢筋混凝土板在爆炸作用下的变形和破坏。