钢框架在冲击荷载下的性能研究

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“9.11”事件过去已近十年,逝者已逝,影响却长久,在总结此事件教训中,学术界对于冲击荷载作用下大型建筑物倒塌破坏的研究兴趣日益浓厚,这成为一个崭新的课题。另一方面,钢结构在大型建筑结构范围内有着不可代替的比重,在钢结构领域,对于该课题的摸索、深入和总结有着重大的现实意义。本文旨在以钢结构梁柱节点在冲击荷载下的动态响应问题为研究方向和内容,通过运用大型有限元软件ABAQUS进行仿真分析。在分析中,首先对钢结构在冲击荷载作用下的动力响应进行了模拟。由于在冲击过程中钢构件的应变率较高,因而本文在选择材料本构关系时,考虑了应变率效应对材料强度的影响;假定梁柱连接处不会发生破坏,在分析过程中通过分析结构的响应情况,对模型建立的可行性和计算的合理性进行说明。其次,考虑冲击梁的部位、碰撞物的初始速度及其弹性模量这三个因素,建立了18个有限元模型,探索在各因素影响下冲击荷载的确定,并在计算结果的基础上详细讨论了上述因素对梁的影响,包括梁端部的截面应力分布规律及梁的挠度分布规律。最后,对普通型、狗骨式及腹板开孔型三种类型节点进行了模拟对比研究。文章给出这三类节点在冲击过程中端部应力的变化情况,重点分析了梁端部和削弱处的最大应力、应变及梁的挠度。从对比数据中发现,在这三种类型的节点中,狗骨式节点延缓端部破坏能力为最好,而腹板开孔作用不明显。
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