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本文回顾和总结了工程控制爆破和有限单元法的发展历史及其研究现状,在国内首次把单元生死法这一有限元高级处理技术和ANSYS软件中特有的SOLID65单元引入到爆破拆除工程领域,用其进行框架结构楼房爆破拆除的计算机模拟,探讨了构件在完全破坏前的应力、应变、裂缝生成和塑性铰形成位置。 在对国内外一些学者的工作进行总结和改进的基础上,对当前的数值模拟方法分析比较后得出,离散元及DDA等数值方法存在理论方面不成熟和应用范围不广等缺陷,而有限元理论发展至今,已经渐臻完善,只要建立适当的模型,参数设置合理,能比较精确地模拟框架结构爆破拆除。 ANSYS是国内外大型通用有限元分析软件,在结构分析方面具有独特的优势,故本文选用ANSYS中的Structure分析模块对待爆除框架结构楼房进行瞬态分析。在ANSYS中专门为钢筋混凝土设计了SOLID65单元,利用SOLID65单元建立整体式框架结构有限元模型,能较客观、方便地模拟钢筋混凝土结构楼房在爆破作用下的受力、变形及裂缝生成等现象。 本文的主要成果如下: (1)根据逐段解体法爆破拆除设计的原理,计算秒延差时间和爆破高度,在已划分网格的有限元模型中杀死拟爆除的部分单元,使整体结构处于失稳状态下,然后利用前置条件共轭梯度法求解器对结构进行材料和几何非线性求解。 (2)经过反复多次求解,调整参数,在ANSYS后处理器中分析计算结果,得出各构件的各项力学性能指标,并估计误差。在此基础上,与实际工程进行对比分析。 (3)本文通过合理的建模和有效的计算,得出结构在爆破后构件的应力应变情况、路径图、位移变形值、裂缝示意图及构件运动动画等结果。 由本文的研究成果可见,用有限元对框架结构楼房爆破拆除进行模拟是可行的,计算结果可靠性较好,能为拆除爆破工程设计提供科学的证据,也能比较准确的预测爆破拆除效果。