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弹体斜侵彻双层钢板的结构响应和失效研究

爆炸与冲击 2023年第9期43卷 138-152页

作者：朱超张晓伟张庆明张陶北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京航天长征飞行器研究所北京100076

为探究弹体斜侵彻多层钢板的结构响应及失效规律,开展了圆形、椭圆和非对称椭圆三种截面弹体对双层钢板的斜侵彻试验,获得了不同弹体的弹道特性和结构失效情况。在此基础上,采用有限元软件对弹体斜侵彻过程的弹道特性、动态载荷以及结... 详细信息

为探究弹体斜侵彻多层钢板的结构响应及失效规律,开展了圆形、椭圆和非对称椭圆三种截面弹体对双层钢板的斜侵彻试验,获得了不同弹体的弹道特性和结构失效情况。在此基础上,采用有限元软件对弹体斜侵彻过程的弹道特性、动态载荷以及结构响应进行了数值分析。基于空间自由梁理论和弹体动态载荷,给出了侵彻过程中弹体轴力和弯矩的分布规律,建立了弹体结构强度与失效分析方法。结果表明,弹体以正着角水平侵彻多层钢板时,存在一个临界攻角;当攻角小于临界值时,侵彻过程中会出现弹体低头、弹道向下偏转的现象;当攻角大于临界值时,则出现弹体抬头、弹道向上偏转的现象;该临界攻角随着靶板厚度的减小而增大。对于强度高、韧性低的弹体,失效模式为脆性断裂,断裂位置距头部0.72~0.81倍弹长,弹身后部所受横向冲击载荷是造成弹体断裂的主要原因。建立的弹体结构响应模型可准确预测弹体断裂失效及发生位置。此外,在三种截面弹体中,非对称椭圆弹体的断裂位置更接近头部。

关键词：斜侵彻双层钢板结构响应失效自由梁理论

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激光辐照下双层钢板接触界面对传热的影响

强激光与粒子束 2002年第3期14卷 345-348页

作者：赵剑衡王贵兵张世文桂元珍王春彦唐小松张大勇中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

首次提出激光辐照下双层金属板界面会由于变形而产生脱离 ,从而对双层板之间的传热有明显的影响 ,通过实验和数值模拟验证这一提法。该工作丰富了接触热阻概念 ,有助于进一步加深对强激光破坏机理的研究。

关键词：激光辐照双层钢板接触界面传热接触热阻变形数值模拟

设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2017年第5期38卷 85-91页

作者：汤序霖丁昌银左志亮蔡健何炳泉郑旭东华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 广州机施建设集团有限公司广东广州510115 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点试验室广东广州510640

为研究设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个试验轴压比为0.4的模型试件进行了恒轴力下的拟静力试验。通过改变加劲肋、中部钢管混凝土暗柱的布置形式,研究该组合剪力墙在水平反复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、... 详细信息

为研究设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个试验轴压比为0.4的模型试件进行了恒轴力下的拟静力试验。通过改变加劲肋、中部钢管混凝土暗柱的布置形式,研究该组合剪力墙在水平反复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明:试件破坏时底部墙体钢板均发生了屈曲,呈现典型的压弯破坏特征;试件具有良好的延性和耗能能力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中仅设置纵向加劲肋对承载力提高不明显,仅设置横向加劲肋可以略提高试件的承载力,而双向加劲肋的设置将较明显提高试件的承载力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中部增设钢管混凝土暗柱可以较为明显地改善试件的承载力与延性。

关键词：组合剪力墙双层钢板加劲肋拟静力试验抗震性能

带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能试验

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工程力学 2017年第12期34卷 150-161页

作者：汤序霖丁昌银陈庆军蔡健邓恺坚郑旭东华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 广州机施建设集团有限公司广东广州510115 亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510641

提出一种带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙,并进行5个1∶4模型试件的拟静力试验,研究该形式组合剪力墙在不同轴压比、剪跨比下的破坏形式、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明:带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙... 详细信息

提出一种带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙,并进行5个1∶4模型试件的拟静力试验,研究该形式组合剪力墙在不同轴压比、剪跨比下的破坏形式、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明:带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能良好,5个试件的屈服位移角平均值为1/114,极限位移角平均值为1/48;增大轴压比可提高试件的承载力,但其抗震性能有所降低;减小剪跨比,试件的承载力和刚度有较大幅度提高,其抗震性能变化不明显。采用有限元软件ABAQUS建立该形式双层钢板-混凝土组合剪力墙模型并进行分析,其计算结果与试验吻合良好。

关键词：钢-混凝土组合结构组合剪力墙双层钢板拟静力试验抗震性能

双层钢板对接焊缝和不同厚度钢板对接焊缝残余应力研究

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双层钢板对接焊缝和不同厚度钢板对接焊缝残余应力研究

作者：周游广州大学

学位级别：硕士

查阅我国规范和德国规范后发现关于对接连接的相关要求,德国规范DIN18800-1提出了上下重叠的两块尺寸、材料相同的钢板进行对接连接时,做好上层钢板焊缝坡口角度切开20°,下层钢板焊缝坡口角度切开50°的准备。而国内钢结构设计标准GB 5... 详细信息

查阅我国规范和德国规范后发现关于对接连接的相关要求,德国规范DIN18800-1提出了上下重叠的两块尺寸、材料相同的钢板进行对接连接时,做好上层钢板焊缝坡口角度切开20°,下层钢板焊缝坡口角度切开50°的准备。而国内钢结构设计标准GB 50017-2017没有相关内容。此外,我国钢结构设计标准GB50017规定,当两块厚度相差超过4mm的钢板进行对接时,在较厚钢板的一侧或两侧处应做成坡度不大于1:2.5斜角,焊缝坡口形式应根据较薄板件要求取用。德国钢结构规范DIN 18800-1规定,当两块厚度相差超过10mm的钢板进行对接时,应保证接缝处焊趾高度差不大于10mm,在较厚钢板截面的一侧或两侧处做成坡度为不大于1:1的斜角,其余与中国规范要求相同。目前,我国已有关于钢板对接焊缝的相关试验和有限元分析的研究,但针对双层钢板对接焊缝、不同厚度钢板对接焊缝研究较少。为了深入研究双层钢板、不同厚度钢板对接焊缝的残余应力场,本文设计了3组双层钢板对接焊缝试件,并对残余应力场进行了测试,并使用有限元软件进行了仿真模拟。主要研究内容包括:(1)本文按照德国规范要求设计了3组Q345双层钢板对接焊缝试件,通过盲孔试验法得到了各组试件的残余应力分布情况。每组的三个相同试件表现出相似的应力结果,验证了盲孔试验法的准确性。通过模拟移动热源,得到双层钢板模型的温度场,保证了焊接的仿真过程与真实焊接过程相同,得出了较小焊缝坡口角度可以减少热输入量。(2)本文使用有限元软件,按照德国规范要求建立了各种钢板厚度的Q345双层钢板对接焊缝模型,得到了其在不同焊缝坡口角度下残余应力分布情况,发现双层钢板横向残余应力分布存在不对称,随焊缝坡口角度增大,横向残余应力峰值增加,不对称分布加剧。并按照中国规范要求建立了相同厚度的单层钢板对接焊缝,对比分析单层钢板和双层钢板的残余应力场、温度场,得出双层钢板的横向应力峰值低于单层钢板的。(3)本文使用有限元软件,按照德国规范要求建立了各种钢板厚度的Q345双层钢板对接焊缝力学模型,对存在残余应力场的双层钢板模型进行了单向静态拉伸,得到了其在不同焊缝坡口角度下的荷载位移曲线。得出了双层钢板的焊缝坡口角度的大小对承载力无直接影响。(4)本文按照德国规范要求设计了不同厚度Q345钢板一侧对齐对接焊缝模型,研究其在不同较薄钢板厚度、过渡坡度、接缝处焊趾高度差的残余应力分布,并与按照中国规范要求设计不同厚度一侧对齐对接焊缝模型的残余应力场进行对比,得出随着过渡坡度减小或焊趾高度差减小,构件在较厚钢板焊趾处的横向残余应力明显下降。(5)本文建立不同厚度钢板一侧对齐对接焊缝模型,分析钢板厚度、过渡斜角坡度、接缝处焊趾高度差和接缝处圆弧半径对焊缝处应力集中系数的影响。结果表明,应力集中发生在两块钢板中较薄钢板的焊趾处,且受较薄钢板厚度影响较大;当超过中国规范规定的过渡斜角坡度值1:2.5时,应力集中系数显著增加;当增大德国规范规定的接缝处焊趾高度差,应力集中系数明显增大;合理增加接缝处圆弧半径,能明显缓解焊缝处应力集中现象。

关键词：对接焊缝双层钢板不同厚度残余应力应力集中有限元

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双层钢板高强混凝土复合井壁竖向承载力研究

双层钢板高强混凝土复合井壁竖向承载力研究

作者：余贵华安徽理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着煤矿新建钻井井筒穿过的表土层越来越厚,双层钢板高强混凝土复合钻井井壁结构也将得到更加广泛的应用。但在疏水沉降特殊地层,井壁将要受到巨大的竖向附加力作用。而过去针对双层钢板高强混凝土复合井壁结构的力学机理研究... 详细信息

近年来,随着煤矿新建钻井井筒穿过的表土层越来越厚,双层钢板高强混凝土复合钻井井壁结构也将得到更加广泛的应用。但在疏水沉降特殊地层,井壁将要受到巨大的竖向附加力作用。而过去针对双层钢板高强混凝土复合井壁结构的力学机理研究都是针对水平荷载作用下进行的,目前还缺乏这种井壁结构的竖向受力特性。为了搞清这种井壁结构的竖向承载力特性,使设计的井壁既经济合理又安全可靠,本文通过理论分析、模型试验和数值计算对该种井壁结构的竖向承载力进行了系统的研究。在理论分析方面,对这种井壁结构的截面应力进行了分析,基于混凝土多轴强度理论,推导出了双层钢板高强混凝土复合井壁竖向极限承载力的近似公式;在模型试验方面,根据相似理论,推导了井壁结构试验相似准则,进行了模型设计和加工,然后通过加载试验得到了井壁结构模型的变形特性、竖向承载力和井壁结构中混凝土抗压强度提高系数,提出了计算双层钢板高强混凝土复合井壁竖向承载力的计算公式;在数值模拟方面,利用ANSYS软件对双层钢板高强混凝土复合井壁进行了数值模拟分析,所得竖向承载力计算结果与试验值比较吻合,表明采用ANSYS数值分析方法进行双层钢板高强混凝土复合井壁的竖向承载力研究是可行的。本论文得到的研究成果,可供今后双层钢板高强混凝土复合井壁竖向承载力和可缩井壁接头设计计算时参考。

关键词：竖向承载力双层钢板高强混凝土复合井壁模型试验数值分析

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非圆截面战斗部侵彻双层钢板数值模拟

兵工自动化 2024年第11期43卷 10-15页

作者：丁华解文辉乔立刚李峰梅许通通火箭军装备部驻重庆地区军事代表室重庆400039 重庆红宇精密工业集团有限公司一所重庆402760

为研究非圆截面战斗部侵彻特性,进行了圆形截面和非圆截面2种截面战斗部侵彻双层钢板数值模拟,并对数值模拟结果进行分析。在笔者分析的侵彻条件下,圆形截面和非圆截面战斗部穿靶后其剩余速度最大相差仅有4.6%;弹体穿靶过程的姿态变化... 详细信息

为研究非圆截面战斗部侵彻特性,进行了圆形截面和非圆截面2种截面战斗部侵彻双层钢板数值模拟,并对数值模拟结果进行分析。在笔者分析的侵彻条件下,圆形截面和非圆截面战斗部穿靶后其剩余速度最大相差仅有4.6%;弹体穿靶过程的姿态变化是由作用在弹体上的力矩而产生的,由于非圆截面弹体质心偏离弹轴,而圆形截面弹体质心在弹轴上,因而2种弹体在穿靶过程中的弹体姿态变化不同。该模拟可为非圆截面战斗部工程设计提供参考。

关键词：非圆截面战斗部双层钢板剩余速度弹体姿态数值模拟

基于OpenSees的双层钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

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基于OpenSees的双层钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

作者：姜拯民长安大学

学位级别：硕士

超高层建筑结构的剪力墙往往要承受极大的竖向荷载和地震作用,但传统的钢筋混凝土剪力墙承载力不高、变形能力小、延性差,在当前情形下已难以满足工程需求。双层钢板混凝土组合剪力墙因其具有承载力高、耗能能力强、延性好等优点,可以... 详细信息

超高层建筑结构的剪力墙往往要承受极大的竖向荷载和地震作用,但传统的钢筋混凝土剪力墙承载力不高、变形能力小、延性差,在当前情形下已难以满足工程需求。双层钢板混凝土组合剪力墙因其具有承载力高、耗能能力强、延性好等优点,可以满足超高层建筑中结构构件的高性能要求。目前国内外双层钢板混凝土组合剪力墙震害实例基本没有,试验研究的数量也不多。因此有必要来对双层钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能进行分析和探讨。本文采用纤维截面模型叠加剪切弹簧考虑剪切效应,基于OpenSees程序,建立了双层钢板混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的有限元分析模型。利用试验结果论证了有限元分析模型的准确性和可靠性。在此基础上,分析混凝土强度等级、钢板屈服强度、含钢率、端柱与墙身钢板比例等关键因素对组合墙抗震性能的影响。在分析数据的基础上,给出了双层钢板混凝土组合剪力墙构造设计建议和抗剪承载力计算公式。本文研究的主要结论如下:1.随着混凝土强度等级的提高,组合墙抗侧刚度和极限承载力提升明显。在约束拉杆、钢板、端柱钢管等合理布置的前提下,高强混凝土与钢板共同工作且耗能能力和延性良好,可以极好地发挥其高强度。2.随着钢板屈服强度的提升,钢板屈服强度和极限承载力呈现线性增长,达到极限承载力之后,刚度退化几乎相同。3.组合墙截面含钢率的提高直接导致钢板厚度增加,而钢板厚度变大能直接提高钢板提供的剪力贡献值。同时钢板对混凝土约束作用也在一定程度上提升,从而混凝土抗剪承载力随之提高。含钢率由8.8%增大到12.4%时,含钢率与极限承载力几乎成线性增长,含钢率超过12.4%后,承载力增长明显放缓。4.端柱和墙身钢板比例tz/tw对组合墙耗能能力、极限承载力和延性均有一定的影响,在其他条件相同情况下,tz/tw为2.0时组合墙的抗震性能表现最佳。5.通过有限元计算数据的回归分析,在已有公式的基础上修正了钢板项和混凝土项系数,提出了双层钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力计算公式。

关键词：双层钢板剪力墙 OpenSees程序抗震性能承载力公式

螺栓连接设缝双层钢板—混凝土组合剪力墙抗震性能研究

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螺栓连接设缝双层钢板—混凝土组合剪力墙抗震性能研究

作者：李名铠华南理工大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合剪力墙由于能够充分发挥混凝土结构抗侧刚度大以及钢材延性好的特性,具有以较小截面尺寸获得较高承载力和变形能力的优点而被广泛应用于在超高层建筑中,其中双层钢板-混凝土组合剪力墙更具有可以部分预制、免除模板工程等... 详细信息

钢-混凝土组合剪力墙由于能够充分发挥混凝土结构抗侧刚度大以及钢材延性好的特性,具有以较小截面尺寸获得较高承载力和变形能力的优点而被广泛应用于在超高层建筑中,其中双层钢板-混凝土组合剪力墙更具有可以部分预制、免除模板工程等优点。本文针对传统双层钢板-混凝土组合剪力墙现场焊接作业量大的缺点,提出了水平接缝采用螺栓连接、边缘构件与中部墙体之间设置竖向通缝的新型组合剪力墙,采用试验研究、理论研究和数值分析相结合的方法,对该新型组合剪力墙的力学性能和抗震性能进行了研究。具体开展以下几方面的研究工作:（1）以轴压比为变量,进行了3片缩尺比为1:3、剪跨比为1.75的带约束拉杆、采用螺栓连接并设置竖向通缝的双层钢板-混凝土组合剪力墙的低周往复试验。对试件的破坏形态进行总结,分析各试件滞回曲线、骨架曲线,对其承载力、变形能力、强度和刚度退化、耗能能力进行评估,并与传统组合剪力墙、其他设缝组合剪力墙进行对比。结合试验现象和试件钢板关键部位应变、位移计数据,对该组合剪力墙在竖向荷载及水平往复荷载作用下的应力分布及变化进行研究,并进一步对其边缘构件及中部墙体的受力特点进行探究。结果表明:该组合剪力墙是一种变形能力较强、延性较好、往复荷载下受力性能稳定的新型组合剪力墙;水平荷载下边缘构件与中部墙体相对独立地承受荷载,中部墙体受拉区应力发展受到螺栓滑移影响。（2）采用有限元分析软件ABAQUS对试件进行精细有限元分析,对其材料本构选取及接触定义等进行了讨论,结合试验现象对其拟合的骨架曲线与试验曲线误差较大的原因进行了分析。此外,对水平接缝处的工作机理进行探究,并在多垂直杆单元的理论基础上提出了水平接缝的简化建模方式,通过修正等效竖向弹簧受拉段对螺栓断裂进行考虑,并建立了包含宏观单元和微观单元的混合有限元模型,改进了拟合精度。采用该模型对其他设缝组合剪力墙进行模拟,骨架曲线拟合结果与试验结果吻合良好。在此基础上,对该组合剪力墙的工作机理进行了总结。（3）在试验获得的滞回曲线和骨架曲线基础上,采用试验拟合法,建立了带约束拉杆、螺栓连接设缝双层钢板-混凝土组合剪力墙的简化骨架曲线模型,并给出了各关键点的计算公式。同时,探讨了规范承载力计算方法对本文组合剪力墙的适用性,并给出了若干设计及施工建议。

关键词：约束拉杆螺栓连接竖向通缝双层钢板剪力墙抗震性能