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充液圆腔对平面P波的散射与围岩的瞬态响应

Journal of Central South University 2023年第2期30卷 568-583页

作者：陶明向恭梁赵瑞吴成清 School of Resources and Safety Engineering Central South UniversityChangsha 410083China School of Civil and Environmental Engineering University of Technology SydneySydney 2007Australia

动力扰动在结构周围的散射所引起的动应力集中是影响深部地下结构损伤的重要因素。为了研究地下充满流体的圆形空孔周围的动力响应,建立了无限介质中平面P波入射充液圆腔的简化模型。基于波函数展开法,得到充液腔周围动应力集中的解析... 详细信息

动力扰动在结构周围的散射所引起的动应力集中是影响深部地下结构损伤的重要因素。为了研究地下充满流体的圆形空孔周围的动力响应,建立了无限介质中平面P波入射充液圆腔的简化模型。基于波函数展开法,得到充液腔周围动应力集中的解析解。利用傅里叶积分变换,推导充满流体的空腔周围受瞬态冲击的动态应力集中因子(DSCFs)表达式。同时,定量分析稳态和瞬态入射波作用下DSCFs与波形参数的关系。利用有限元程序LS-DYNA建立数值模型,分析瞬态冲击载荷作用下充液腔周围的动应力集中与围岩的破坏规律。研究表明,充液圆腔周围的动应力集中分布受到入射方向、泊松比、时间和波数的综合影响。本研究为地下引水隧洞和油气储藏的抗震加固提供参考。

关键词：充液圆腔波的散射波函数展开法动应力集中

AP1000安全壳在大型商用飞机撞击下的动力响应分析

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振动与冲击 2022年第10期41卷 260-269,291页

作者：汪大洋汪秀清杨强张永山吴成清广州大学土木工程学院广州510006 悉尼科技大学土木与环境工程学院悉尼2007

自“9·11”事件以来,核电站抵御大型商用飞机撞击一直是核安全领域的热点问题。采用ANSYS/LS-DYNA软件建立波音737 MAX 8和AP1000安全壳的精细化有限元模型,基于Riera法验证了飞机撞击有限元模型准确性,进行了5种不同初始撞击速度(100 ... 详细信息

自“9·11”事件以来,核电站抵御大型商用飞机撞击一直是核安全领域的热点问题。采用ANSYS/LS-DYNA软件建立波音737 MAX 8和AP1000安全壳的精细化有限元模型,基于Riera法验证了飞机撞击有限元模型准确性,进行了5种不同初始撞击速度(100 m/s,150 m/s,200 m/s,250 m/s和300 m/s)和5种不同撞击高度(30 m,39 m,47 m,54 m和65 m)的飞机撞击安全壳全过程数值模拟,研究和分析了飞机的撞击力时程和动能时程、钢制安全壳的动力响应、等效应力分布和其局部破坏情况。结果表明:飞机撞击过程引擎对撞击力的贡献最大,约为机身撞击力的3~4倍;筒身等效钢梁处的撞击力峰值较非等效钢梁处大,最大达到了后者的171%(速度为300 m/s);安全壳筒身段与穹顶的交界处为安全壳结构的最危险位置,在此位置处安全壳环向和竖向贯穿尺寸均大于同初始撞击速度下其他位置的贯穿尺寸,最大环向、竖向贯穿尺寸分别达到29.68 m和17.86 m;当飞机的撞击速度大于150 m/s时,撞击区域钢板等效应力影响范围随初始撞击速度的增加而减少,撞击等效钢梁处的钢板等效应力分布范围相对于撞击非等效钢梁处的更大。研究成果可为类似核岛安全壳的抗飞机冲击安全评估和设计提供参考。

关键词： AP1000安全壳商用飞机撞击动力响应数值模拟

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高温后超高性能混凝土力学性能试验研究

工程力学 2023年

作者：杨婷杨烨凯刘中宪徐慎春吴成清天津城建大学土木工程学院悉尼科技大学土木与环境工程学院广州大学土木工程学院广州大学工程抗震研究中心燕山大学城市固废无害化协同处置及利用河北省工程研究中心

通过高温后静、动态压缩和劈裂试验，研究了高温后超高性能混凝土（ultra-high performance concrete， UHPC）力学性能，并通过扫描电镜（SEM）观察了高温后UHPC的微观结构，进一步揭示了高温后UHPC力学性能变化的原因。共设定了五种... 详细信息

通过高温后静、动态压缩和劈裂试验，研究了高温后超高性能混凝土（ultra-high performance concrete， UHPC）力学性能，并通过扫描电镜（SEM）观察了高温后UHPC的微观结构，进一步揭示了高温后UHPC力学性能变化的原因。共设定了五种目标温度，即25 ℃（室温）、200℃、400 ℃、600 ℃和800 ℃，测试了120个试件。结果表明：UHPC静、动态强度均随温度升高呈现先增加后降低的趋势；在同一冲击速度下，UHPC的压缩与劈裂冲击韧度也随着作用温度的升高先增加后降低，但当冲击速度较小时，温度对冲击韧度影响不明显；拟合得到了UHPC应变率与动态增长系数（DIF）之间的变化范围；UHPC在不同目标温度（除800 ℃外）作用后拉伸动态增长系数（TDIF）随劈裂强度的升高而降低，UHPC受到的应变率增强效应随着UHPC劈裂强度的增加而减弱。

关键词：超高性能混凝土(UHPC) 高温压缩劈裂动态增长系数(DIF)

方形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土柱抗爆性能数值模拟与实验验证

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振动与冲击 2017年第1期36卷 45-54页

作者：徐慎春刘中宪吴成清天津大学建工学院天津300372 天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384 天津城建大学与悉尼科技大学防灾减灾联合研究中心天津300384

建立了爆炸荷载作用下方形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土(Ultra-High Performance Steel Fiber Reinforced Concrete Filled Double Skin Steel Tube,UHPSFRCFDST)柱动态响应及其损伤破坏三维有限元数值模型。首先通过模拟结果与爆... 详细信息

建立了爆炸荷载作用下方形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土(Ultra-High Performance Steel Fiber Reinforced Concrete Filled Double Skin Steel Tube,UHPSFRCFDST)柱动态响应及其损伤破坏三维有限元数值模型。首先通过模拟结果与爆炸破坏试验结果的对比分析,验证了数值模型和计算方法的有效性。进而运用参数化分析方法,研究了空心率、含钢率、内、外层钢管厚度及其强度等关键参数对UHPSFRCFDST柱抗爆性能的影响。研究结果表明,UHPSFRCFDST柱具有优越的抗爆性能,所建立的三维有限元模型能够有效地分析UHPSFRCFDST柱在爆炸荷载作用下的动态响应及其损伤破坏;在一定范围内减小空心率及提高外层钢管强度可有效提升UHPSFRCFDST柱抗爆性能;提高含钢率、减小内、外层钢管高厚比均能够显著提升UHPSFRCDST柱抗爆性能;内层钢管强度对UHPSFRCFDST柱的抗爆性能影响并不明显。

关键词：中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土柱爆炸荷载动态响应破坏模式有限元模型

圆形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土柱抗爆性能野外实验与数值模拟

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爆炸与冲击 2017年第4期37卷 649-660页

作者：徐慎春刘中宪吴成清天津大学建筑工程学院天津300372 天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384

通过6根圆形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土(UHPSFRCFDST)柱爆炸破坏实验,研究了轴压、折合距离、空心率和迎爆面形状对其动态响应及损伤破坏的影响,并运用LS-DYNA软件建立了爆炸荷载作用下UHPSFRCFDST柱动态响应的有限元模型。在验... 详细信息

通过6根圆形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土(UHPSFRCFDST)柱爆炸破坏实验,研究了轴压、折合距离、空心率和迎爆面形状对其动态响应及损伤破坏的影响,并运用LS-DYNA软件建立了爆炸荷载作用下UHPSFRCFDST柱动态响应的有限元模型。在验证了模型有效性的基础上,运用参数化分析方法,研究了轴压比、空心率、含钢率、内层和外层钢管径厚比及其强度等关键参数对圆形UHPSFRCFDST柱抗爆性能的影响。结果表明:有限元模型能够有效地分析UHPSFRCFDST柱在爆炸荷载作用下的动态响应及损伤破坏;在小于临界轴压时,提高轴压比能够提升UHPSFRCFDST柱抗爆性能,但超过临界轴压后继续提高反而会加重其损伤破坏;减小空心率或内、外层钢管径厚比均可有效提升UHPSFRCFDST柱的抗爆性能,提高含钢率或外层钢管强度也能达到相同效果,但提高内层钢管强度对其抗爆性能的提升作用并不显著。

关键词：中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土爆炸荷载抗爆性能有限元模型

足尺钢管混凝土柱爆炸作用后残余承载力试验研究

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建筑结构学报 2016年第5期37卷 155-160页

作者：王宏伟吴成清杨立燥周云李鹏广州大学土木工程学院广东广州510006 阿德莱德大学土木环境与矿业工程学院

设计并制作了4个足尺圆形截面和4个足尺方形截面钢管混凝土柱,对其进行了爆炸试验。通过对爆炸后挠跨比(爆炸导致的跨中挠度和柱长度之比)小于1/100的4根钢管混凝土柱施加竖向压力,得到了钢管混凝土柱在承受爆炸作用后的残余承载力,并... 详细信息

设计并制作了4个足尺圆形截面和4个足尺方形截面钢管混凝土柱,对其进行了爆炸试验。通过对爆炸后挠跨比(爆炸导致的跨中挠度和柱长度之比)小于1/100的4根钢管混凝土柱施加竖向压力,得到了钢管混凝土柱在承受爆炸作用后的残余承载力,并分析了钢管混凝土柱在残余承载力试验中的应变发展情况,其中,圆形截面试件应变曲线有明显屈服平台,表明圆形截面钢管混凝土柱的损伤后变形能力优于方形截面钢管混凝土柱。试验后剖开6根钢管混凝土柱试件外钢管,分析了钢管混凝土柱在残余承载力试验前后的破坏情况,试验前后其破坏模式基本一致。应用钢管混凝土统一理论修正公式,对4根残余承载力试验试件进行了损伤程度评估,其中3根为中度破坏,1根为重度破坏,未出现倒塌现象。

关键词：钢管混凝土柱爆炸作用静力试验残余承载力损伤程度

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水闸钢筋砼老化病害分析及耐久性评估研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 1995年第2期18卷 129-137页

作者：乔润德吴成清合肥工业大学土木工程系

文章阐述了工程老化的含义，分析了老化病害对耐久性损伤的模糊性，应用可靠度理论提出了水闸耐久性失效的可靠质模糊分析方法，为进一步研究老化的综合评估奠定了基础。

关键词：水闸耐久性老化钢筋混凝土

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超高性能混凝土高温后性能试验研究

土木与环境工程学报（中英文） 2020年第3期42卷 115-126页

作者：杨婷刘中宪杨烨凯吴成清天津城建大学土木工程学院天津300384 天津大学建筑工程学院天津300072 悉尼科技大学土木与环境工程学院悉尼NSW 2007

通过对超高性能混凝土进行高温加热和高温作用后立方体抗压强度试验,研究了超高性能混凝土高温作用后的表观特征、质量损失及力学性能。对比了单掺钢纤维、单掺聚丙烯纤维和混掺钢纤维和聚丙烯纤维对超高性能混凝土高温爆裂的抑制效果,... 详细信息

通过对超高性能混凝土进行高温加热和高温作用后立方体抗压强度试验,研究了超高性能混凝土高温作用后的表观特征、质量损失及力学性能。对比了单掺钢纤维、单掺聚丙烯纤维和混掺钢纤维和聚丙烯纤维对超高性能混凝土高温爆裂的抑制效果,考察了温度、纤维种类和掺量、骨料(石英砂和钢渣)对超高性能混凝土强度的影响。试验结果表明:混掺1%钢纤维和2%聚丙烯纤维能有效抑制超高性能混凝土高温爆裂,在高温作用后依旧保持完整形态;钢渣骨料混杂纤维超高性能混凝土具有优异的高温力学性能,在1000℃高温作用后仍能保持67%的残余强度;随着温度的升高,超高性能混凝土立方体抗压强度整体上表现出先升高后降低的规律;在目标温度超过600℃时,高温增强了超高性能混凝土的延性。

关键词：超高性能混凝土高温质量损失力学性能

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钢纤维对超高性能混凝土动态压缩特性的影响

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2017年第9期50卷 939-945页

作者：仵鹏涛刘中宪吴成清张海徐慎春苏宇天津大学建筑工程学院天津300072 天津城建大学天津市建筑结构防护与加固重点实验室天津300384 天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384

采用杆径为75,mm的分离式霍普金斯杆试验机和YAW-3000电液伺服压力试验机分别对5组不同配合比超高性能混凝土(UHPC)进行了动力压缩试验和静力压缩试验,详细分析了不同类型钢纤维和不同钢纤维掺量对超高性能混凝土动态抗压强度的影响.通... 详细信息

采用杆径为75,mm的分离式霍普金斯杆试验机和YAW-3000电液伺服压力试验机分别对5组不同配合比超高性能混凝土(UHPC)进行了动力压缩试验和静力压缩试验,详细分析了不同类型钢纤维和不同钢纤维掺量对超高性能混凝土动态抗压强度的影响.通过计算得出不同配合比的动态增长因子,绘制出超高性能混凝土动态增长因子曲线.结果表明:超高性能混凝土动态强度、峰值应变均随应变率的增大而增加;不同钢纤维类型和掺量对超高性能混凝土的动态抗压性能影响显著,但对其动态增长因子影响较小;同时,也清晰地观察到大长径比钢纤维对超高性能混凝土动态强度增强效果更好.

关键词：超高性能混凝土钢纤维动态力学性能分离式霍普金森压杆应变率效应