钢筋混凝土介质爆破开裂过程的数值模拟
2012-09-06曾宪刚丙孟芬杜晓宁
沈阳理工大学学报 2012年4期
杨 丽,曾宪刚,丙孟芬,杜晓宁
(1.沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳110159;2.辽沈工业集团有限公司,辽宁沈阳110045;3.中国核电工程有限公司,河北石家庄050019)
随着科学技术的发展,对钢筋混凝土的抗爆性能和结构强度提出了更高要求,进而需对钢筋混凝土的爆破开裂问题进行研究,以便找到提高钢筋混凝土抗爆性能和结构强度的有效途径。钢筋混凝土有限元分析是结合钢筋混凝土特点发展起来的一种弹塑性分析方法。钢筋和混凝土之所以能组合起来共同工作,主要是两者之间存在粘结作用,但粘结力与其相对变形的关系很复杂,影响因素很多[1-2]。目前主要用线弹性理论分析钢筋混凝土结构的应力或内力,以极限状态的设计方法确定构件的承载能力、刚度和抗裂性。这种设计往往基于大量试验数据上的经验公式,虽然这些经验公式能反映钢筋混凝土构件的非弹性性能,对常规设计来说简便易行,但在使用上还有局限性,也缺乏系统的理论支持[3]。
本文以钢筋混凝土破坏的基本理论为基础,利用软件ANSYS/LS-DYNA对钢筋混凝土爆破开裂过程进行模拟分析,通过建立数学模型,模拟裂缝的形成和扩展过程,研究爆炸应力波传播对介质的破坏过程。通过对爆破开裂效果对比分析可知:钢筋混凝土爆破在应力波作用下,药包外围逐渐形成压缩区、破裂区,裂纹沿切向扩展,沿径向延伸。研究结果可为结构的极限承载能力和可靠度评估提供依据,找出结构的薄弱部位和环节,有利于对钢筋混凝土建筑进行优化设计。……
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