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应变率效应对再生混凝土动态力学性能的影响

同济大学学报（自然科学版） 2016年第8期44卷 1173-1181页

作者：王长青肖建庄孙振平同济大学土木工程学院上海200092 南阳师范学院土木建筑工程学院河南南阳473000 同济大学材料科学与工程学院上海201804

通过约束再生混凝土单轴受压动态力学试验,研究了应变率效应对约束再生混凝土力学参数的影响.分析不同应变率下再生混凝土动态破坏特征以及受压应力-应变关系全曲线,可以发现:在不同应变率、再生粗骨料取代率或体积配箍率下,再生混凝土... 详细信息

通过约束再生混凝土单轴受压动态力学试验,研究了应变率效应对约束再生混凝土力学参数的影响.分析不同应变率下再生混凝土动态破坏特征以及受压应力-应变关系全曲线,可以发现:在不同应变率、再生粗骨料取代率或体积配箍率下,再生混凝土单轴应力-应变关系曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显;随着应变率的提高或再生粗骨料取代率的增加,下降段曲线随之变陡,而随着箍筋配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓.通过试验数据回归分析,提出约束再生混凝土受压峰值应力和峰值应变动态放大系数函数模型;随着应变率的提高,约束再生混凝土受压峰值应力和峰值应变均随之增大;而约束再生混凝土受压峰值应变动态放大系数增加幅值低于受压峰值应力动态放大系数的增加幅值;进一步分析了应变率效应对约束再生混凝土初始弹性模量的影响规律,确定了初始弹性模量和应变率的函数关系,并给出了初始弹性模量动态放大系数函数模型.随着应变率的提高,约束再生混凝土初始弹性模量动态放大系数随之增大,但其增长幅度要比受压峰值应力和峰值应变动态放大系数的增长幅度小.

关键词：再生混凝土约束动态试验应变率效应力学性能动态放大系数

动态荷载下约束再生混凝土本构关系试验研究及其应用

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建筑结构学报 2016年第S2期37卷 64-72页

作者：王长青肖建庄孙振平同济大学土木工程学院上海200092 南阳师范学院土木建筑工程学院河南南阳473000 同济大学材料科学与工程学院上海201804

通过箍筋约束再生混凝土短柱动态力学试验,获得了应力-应变试验曲线,研究应变率效应、箍筋约束效应和再生粗骨料取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响。基于试验结果,提出了考虑应变率效应、约束效应和再生粗骨料取代率影响的约... 详细信息

通过箍筋约束再生混凝土短柱动态力学试验,获得了应力-应变试验曲线,研究应变率效应、箍筋约束效应和再生粗骨料取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响。基于试验结果,提出了考虑应变率效应、约束效应和再生粗骨料取代率影响的约束再生混凝土(CRAC)单轴受压应力-应变关系模型。将提出的CRAC材料模型应用于再生混凝土结构的动力非线性分析。结果表明:结构动力分析结果和已有试验结果吻合较好,考虑应变率效应后,其计算结果与试验结果更为接近,更能真实地反映结构在地震动下的力学行为。验证了计算程序的可行性,以及所建议的CRAC材料模型的合理性,为再生混凝土结构动力非线性分析和抗震优化设计提供参考。

关键词：再生混凝土动态力学试验动态放大系数约束效应动态本构关系

基于DNV规范的结构物吊装入水简化算法及其适用性分析

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中国海上油气 2014年第A1期26卷 63-65,73页

作者：陈勇石锦坤王勇宋春娜杨盛中海油能源发展股份有限公司深圳海油工程水下技术有限公司

在进行水下生产系统设备海上安装时,结构物吊装入水动态放大系数的确定对吊装索具选型和锁定船舶资源关系重大。阐述了基于DNV规范的结构物吊装入水简化算法的原理,以南海某项目的水下基盘安装为例,采用简化算法获得相应的动态放大系数... 详细信息

在进行水下生产系统设备海上安装时,结构物吊装入水动态放大系数的确定对吊装索具选型和锁定船舶资源关系重大。阐述了基于DNV规范的结构物吊装入水简化算法的原理,以南海某项目的水下基盘安装为例,采用简化算法获得相应的动态放大系数,并与采用Orcaflex软件模拟获得的动态放大系数进行了对比分析,结果表明,对于常规水下生产系统结构物海上安装,可以采用DNV简化算法获得动态放大系数。

关键词：结构物吊装动态放大系数 DNV规范简化算法适用性分析

高速冲击和三向应力状态下蒸压加气混凝土基体材料的力学特性试验研究

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高速冲击和三向应力状态下蒸压加气混凝土基体材料的力学特性试验...

作者：苏强天津大学

学位级别：硕士

蒸压加气混凝土材料内部含有均匀分布的气孔,具备轻质、保温隔热、隔音等优点,被广泛用作建筑的填充墙和外保温墙等。与此同时,爆炸中爆炸波引起的荷载,具备幅值高、冲击效应明显等特点,爆炸波中的建筑构件受到强动力荷载作用使得建筑... 详细信息

蒸压加气混凝土材料内部含有均匀分布的气孔,具备轻质、保温隔热、隔音等优点,被广泛用作建筑的填充墙和外保温墙等。与此同时,爆炸中爆炸波引起的荷载,具备幅值高、冲击效应明显等特点,爆炸波中的建筑构件受到强动力荷载作用使得建筑材料处于复杂应力状态。为了获得准确、高效的蒸压加气混凝土的材料模型,以用于定量分析在各种爆炸作用下蒸压加气混凝土砌体结构的损伤特征,需要先得到蒸压加气混凝土基体的材料模型。但是目前学术圈关于蒸压加气混凝土基体材料相关的力学特性研究缺乏。因此本文开展蒸压加气混凝土基体材料在高速冲击和三向应力状态下力学性能试验研究。具体从以下四个方面开展研究:(1)蒸压加气混凝土基体材料制备与试件尺寸设计。(2)开展蒸压加气混凝土基体材料的静力抗压试验、弹性模量和泊松比测量、劈裂试验,分析材料的破坏形态和应力应变曲线,给出蒸压加气混凝土基体材料的静力下的力学性能参数。(3)进行蒸压加气混凝土基体材料的高速冲击试验,研究材料在动力荷载作用下的力学性能和破坏模式,分析不同应变率下材料的破坏形态和应力应变曲线,揭示蒸压加气混凝土基体材料的抗压强度和劈裂拉伸强度表现出应变率敏感性的机理,给出材料的压缩和拉伸动态放大系数拟合公式。(4)开展蒸压加气混凝土基体材料的常规三轴压缩试验,研究围压对蒸压加气混凝土基体材料强度和变形的影响,分析不同围压下材料的破坏形态和应力应变曲线,给出材料的压缩子午线和状态方程拟合公式。

关键词：蒸压加气混凝土基体材料蒸压加气混凝土高速冲击动态放大系数围压压缩子午线状态方程

高速冲击和三向应力状态下蒸压加气混凝土材料抗压特性试验研究

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高速冲击和三向应力状态下蒸压加气混凝土材料抗压特性试验研究

作者：侯捷天津大学

学位级别：硕士

蒸压加气混凝土作为一种绿色建筑材料,内部含有均匀分布的气孔,具备轻质、保温隔热、隔音、隔声、耐火等多种优点,得到了飞速的发展。目前在民用建筑中,主要作为建筑的填充墙和外保温墙被广泛使用,同时也用于墙面板、屋面板、楼面板等... 详细信息

蒸压加气混凝土作为一种绿色建筑材料,内部含有均匀分布的气孔,具备轻质、保温隔热、隔音、隔声、耐火等多种优点,得到了飞速的发展。目前在民用建筑中,主要作为建筑的填充墙和外保温墙被广泛使用,同时也用于墙面板、屋面板、楼面板等方面。当今,恐怖爆炸、化学爆炸以及燃油汽泄露引起的爆炸情况时有发生,爆炸中爆炸波引起的荷载,具备幅值高、冲击效应明显等特点,在爆炸波中的建筑构件受到强动力荷载以及多向应力等多种应力状态作用。目前关于以钢筋混凝土为建筑材料的结构构件抗爆研究成果有很多,针对传统砌体墙的抗爆研究也有不少,但是以蒸压加气混凝土作为材料制作的结构构件或砌体结构在爆炸荷载作用下的研究成果很少。同时,大部分学者针对蒸压加气混凝土的研究集中在其单轴静力受力状态下力学性能研究,对材料在动力和多向应力状态下的研究几乎没有,因此研究蒸压加气混凝土在复杂应力状态下的力学性能十分必要。本文针对蒸压加气混凝土在动力荷载和三向应力作用下的力学性能开展了试验研究,主要研究内容有以下三点:1、研究蒸压加气混凝土在静力试验状态下的立方体抗压强度、圆柱体抗压强度、劈裂强度,综合材料的应力应变曲线和试验破坏现象,分析了材料的破坏形态,给出了相应的力学参数;2、研究蒸压加气混凝土在动态单轴加载和高速冲击状态下的力学性能,根据材料不同加载速率下的应力应变曲线和试验破坏现象,分析了材料在不同应变率下的破坏形态,给出了蒸压加气混凝土材料抗压强度动态放大系数及经验公式;3、研究蒸压加气混凝土在承受三向应力状态下的力学性能,综合材料在不同围压状态下材料的应力应变曲线和试验破坏现象,分析了随着围压增大材料的破坏机理以及轴向抗压强度的变化规律,并给出了材料变形与围压的关系曲线。通过以上对蒸压加气混凝土材料在动力荷载作用以及三向应力荷载作用下的试验研究,分析了材料的应力应变关系以及破坏模式,能够为今后在砌体结构抗爆或蒸压加气混凝土材料制成的构件抗爆的数值模拟方面,有一定的理论基础意义。

关键词：蒸压加气混凝土高速冲击动态放大系数围压平衡状态方程

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泡沫混凝土动态抗压强度试验与数值模拟研究

泡沫混凝土动态抗压强度试验与数值模拟研究

作者：苗钟月天津大学

学位级别：硕士

泡沫混凝土是一种具有均匀细密气泡的绿色建筑材料,有保温、轻质、隔热、减震吸能等优点。泡沫混凝土可用于减荷回填、隔热保温、矿井填充、园林景观等,在冲击吸能方面可用于钻井平台抗冲击层、飞机阻拦系统等。强度是泡沫混凝土材料动... 详细信息

泡沫混凝土是一种具有均匀细密气泡的绿色建筑材料,有保温、轻质、隔热、减震吸能等优点。泡沫混凝土可用于减荷回填、隔热保温、矿井填充、园林景观等,在冲击吸能方面可用于钻井平台抗冲击层、飞机阻拦系统等。强度是泡沫混凝土材料动态力学性能中极为重要的指标。现有的试验仪器具有很大局限性,只能得到有限应变率的泡沫混凝土动态抗压强度,难以满足泡沫混凝土研究。泡沫混凝土细观模型可以批量计算不同密度和应变率下的抗压强度,其准确性取决于泡沫混凝土基体动态力学特性的研究和泡沫混凝土试验的对照。现有的泡沫混凝土基体试验研究为空白,泡沫混凝土细观模型也很少。为了探究泡沫混凝土的动态抗压强度,本文主要工作和结论如下:(1)开展了泡沫混凝土基体低速和高速冲击的劈裂试验、抗压强度试验,并测得泡沫混凝土基体的弹性模量、泊松比,根据试验结果拟合得到了泡沫混凝土基体的TDIF(拉伸动态放大系数)和CDIF(拉伸动态放大系数)。进行了三种密度的泡沫混凝土拟静力和高速冲击抗压强度试验,为数值模拟提供依据和验证。试验观察可得,不同密度泡沫混凝土动态抗压强度都体现了应变率效应,应变率效应随着密度的增加更明显。(2)利用NEPER和LS-DYNA建立了泡沫混凝土多面体气泡数值模型,在保证计算结果较为准确的前提下简化了模型的气泡数量、尺寸和形状。基于泡沫混凝土基体试验对模型进行了验证,得出建立的泡沫混凝土数值模型可以较为准确的预测泡沫混凝土动态抗压强度。(3)基于开发的泡沫混凝土数值模型,研究了泡沫混凝土的密度、应变率、气泡规则程度对其抗压强度的影响。通过数值模拟得到了密度、应变率这两个参数与抗压强度关系的拟合公式。研究发现泡沫混凝土模型的气泡位置随机分布、球形度和气泡尺寸分布对计算结果影响敏感性较低。

关键词：泡沫混凝土基体材料泡沫混凝土高速冲击动态放大系数数值模拟

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水下生产设施吊装入水砰击动态模拟

船舶与海洋工程 2020年第5期36卷 7-13页

作者：孙青张昊楠中海油田服务股份有限公司天津300451

在采用工程船吊装水下生产设施过程中,入水面积较大的设施与水面接触瞬间易产生较大的砰击载荷,使吊机及其索具因受到的瞬时动载荷超过自身极限而引发安全问题。为解决该问题,对工程船及水下生产设施在吊装过程中受到的动载荷进行理论分... 详细信息

在采用工程船吊装水下生产设施过程中,入水面积较大的设施与水面接触瞬间易产生较大的砰击载荷,使吊机及其索具因受到的瞬时动载荷超过自身极限而引发安全问题。为解决该问题,对工程船及水下生产设施在吊装过程中受到的动载荷进行理论分析,并基于OrcaFlex软件对水下管汇的下放入水过程进行动态时域模拟;同时,对多种海况下吊索的动态放大系数等条件进行校核,确定该工程船吊装入水的安全作业窗口。此外,分析不同随机波列中下放速度对吊装作业动载荷的影响,结果表明:波浪对动载荷的影响主要体现在波高越大,动载荷越大,而波陡越小,对作业越有利;下放速度减小有可能会使动载荷增大,因此在实际作业过程中,不能盲目降低下放速度。

关键词：工程船吊装入水砰击时域模拟作业窗口动态放大系数

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核电厂边坡地震影响系数研究

华南地震 2010年第S1期30卷 36-44页

作者：郑文棠程小久广东省电力设计研究院广东广州510663 清华大学土木水利学院北京100084

比较了不同行业抗震设计规范计算地震影响系数的方法,基于真时程动力分析法,通过设置人工透射边界,研究了典型核电厂边坡三量(位移、速度和加速度)动态放大系数取值,对比了各向同性和各向异性本构情形下的三量动态放大系数分布规律。研... 详细信息

比较了不同行业抗震设计规范计算地震影响系数的方法,基于真时程动力分析法,通过设置人工透射边界,研究了典型核电厂边坡三量(位移、速度和加速度)动态放大系数取值,对比了各向同性和各向异性本构情形下的三量动态放大系数分布规律。研究表明:边坡三量增幅随坡高呈先增大后减小再增大的规律,各向异性边坡增幅大于各向同性边坡。当边坡高度超过100m后,边坡出现了三量动态放大系数瘿点,且各向异性边坡的瘿点多于各向同性边坡。计算获得的各向同性边坡动态放大系数取值区间为1.05～1.6,各向异性边坡的动态放大系数取值区间为1.6～2.7。研究成果可指导核电厂边坡的抗震设计,具有较好的应用价值。

关键词：核电厂边坡地震影响系数动态放大系数

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吸力锚吊装入水动力学分析

海洋工程装备与技术 2020年第6期7卷 323-332页

作者：李俊郭睿男昝英飞罗超郝高正海洋石油工程股份有限公司天津300450 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

针对吸力锚吊装入水砰击动力学问题,本文基于雷诺时间平均Navier-Stokes(RANS)方程,采用流体体积函数(VOF)法求解多相流,建立了三种不同气体模型,考虑了不可压缩气体、理想气体和比热比为1.4的自定义气体条件下的缆绳拉力和结构物的运... 详细信息

针对吸力锚吊装入水砰击动力学问题,本文基于雷诺时间平均Navier-Stokes(RANS)方程,采用流体体积函数(VOF)法求解多相流,建立了三种不同气体模型,考虑了不可压缩气体、理想气体和比热比为1.4的自定义气体条件下的缆绳拉力和结构物的运动状态,分析了不同可压缩气体条件对吸力锚内部压强的影响。结果表明,气体的可压缩性对缆绳拉力影响较小,但对结构物的运动有较大影响,不同吸力锚内压强差别不明显,比热比的变化对横向和纵向位移影响较小,但随着比热比增加,吸力锚的首摇角明显减小。

关键词：吸力锚吊装作业可压缩气体自适应网格动态放大系数