發(fā)布時間：2017-05-15 19:17

  本文關(guān)鍵詞：側(cè)向撞擊作用下不銹鋼-混凝土-鋼管組合構(gòu)件的動力性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：外鋼管為不銹鋼的中空夾層鋼管混凝土(Stainless Steel-Concrete-Carbon Steel Double-Skin Tubular)是在傳統(tǒng)中空夾層鋼管混凝土(CFDST)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型組合結(jié)構(gòu),除具有傳統(tǒng)CFDST結(jié)構(gòu)承載力高、截面開展抗彎剛度大、抗震性好、自重輕、耐火性強等特點外,還具有美觀、耐腐蝕、耐久性好等特點,因而其預(yù)期在橋梁、海洋平臺等結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用前景較好。為保障結(jié)構(gòu)在全壽命周期內(nèi)的安全性,撞擊荷載與其它常規(guī)靜力荷載、地震荷載以及風(fēng)荷載等動力荷載一樣,都是其設(shè)計階段必須考慮的荷載工況。如汽車、火車等低、高速交通對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的碰撞傷害,常�？赡軐�(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生局部損傷乃至整體喪失承載能力(連續(xù)倒塌)。本文對高層或超高層中底層DST組合構(gòu)件開展了其在側(cè)向撞擊下的試驗和理論研究,并利用有限單元法分析了耐撞性能有關(guān)參數(shù)。主要研究內(nèi)容如下:(1)在太原理工大落錘沖擊試驗裝置機上開展了兩端固定的不銹鋼-混凝土-鋼管(DST)組合構(gòu)件的側(cè)向沖擊試驗,試驗的研究參數(shù)包括沖擊高度、軸壓比和空心率。最后得到了構(gòu)件的殘余破壞形態(tài)、沖擊力-時間曲線、跨中撓度-時間曲線和外鋼管的表面縱向、橫向應(yīng)變等。試驗結(jié)果表明,兩端固定的不銹鋼-混凝土-鋼管組合構(gòu)件具有較好的抗沖擊性能,空心率對構(gòu)件抗沖擊性能影響較大。(2)利用ABAQUS軟件對兩端固定不銹鋼-混凝土-鋼管組合試件建立了有限元模型,分析其在側(cè)向沖擊荷載作用下力學(xué)性能,計算考慮了內(nèi)外鋼管的應(yīng)變率強化效應(yīng)。并將計算結(jié)果與本文的沖擊試驗數(shù)據(jù)進行了對比驗證。(3)基于有限元分析模型,對組合構(gòu)件在側(cè)向沖擊作用下的動力響應(yīng)進行了全過程分析,并針對空心率、截面含鋼率、徑厚比、內(nèi)外管強度以及混凝土強度等參數(shù)對構(gòu)件抗沖擊性能影響進行了定量分析。(4)基于以上試驗和理論分析結(jié)果,將不銹鋼-混凝土-鋼管組合構(gòu)件與傳統(tǒng)中空夾層鋼管混凝土構(gòu)件進行了對比分析,給出了工程實用建議。
【關(guān)鍵詞】：不銹鋼-混凝土-鋼管組合柱 側(cè)向沖擊 有限元模型 參數(shù)分析
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU398.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第1章 緒論12-27
• 1.1 選題意義及背景12-16
• 1.1.1 選題背景12-13
• 1.1.2 不銹鋼在工程中的應(yīng)用13-15
• 1.1.3 不銹鋼-混凝土-鋼管組合結(jié)構(gòu)的提出背景及意義15-16
• 1.2 相關(guān)課題研究現(xiàn)狀16-27
• 1.2.1 中空夾層鋼管混凝土研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.2 組合結(jié)構(gòu)受撞擊的研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.3 不銹鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀22-27
• 第2章 不銹鋼-混凝土-鋼管組合柱側(cè)向撞擊試驗研究27-58
• 2.1 試驗概況27-34
• 2.1.1 試件設(shè)計27-29
• 2.1.2 試驗裝置29-32
• 2.1.3 試驗測試內(nèi)容及流程32-34
• 2.2 試驗結(jié)果34-48
• 2.2.1 材性試驗34-35
• 2.2.2 沖擊過程描述35-36
• 2.2.3 試件破壞形態(tài)36-38
• 2.2.4 沖擊力（F）時程曲線38-41
• 2.2.5 應(yīng)變（e）時程曲線41-46
• 2.2.6 跨中撓度（Δ）時程曲線46-47
• 2.2.7 試驗結(jié)果小結(jié)47-48
• 2.3 試驗結(jié)果分析48-55
• 2.3.1 沖擊力峰值（Fmax）48-51
• 2.3.2 沖擊力平臺值（Fstab）51-53
• 2.3.3 跨中極限撓度（Δ）53-55
• 2.4 本章小結(jié)55-58
• 第3章 不銹鋼-混凝土-鋼管組合柱側(cè)向撞擊的有限元計算模型58-76
• 3.1 引言58
• 3.2 材料模型58-62
• 3.2.1 不銹鋼58-60
• 3.2.2 碳素鋼60-61
• 3.2.3 混凝土61-62
• 3.3 有限元模型概述62-66
• 3.3.1 單元類型、網(wǎng)格劃分62-63
• 3.3.2 邊界條件、初始條件及接觸處理63-64
• 3.3.3 軸力-沖擊耦合64-66
• 3.4 有限元模型驗證66-74
• 3.4.1 試件的破壞模態(tài)66-70
• 3.4.2 沖擊力（F）時程曲線70-72
• 3.4.3 跨中撓度時程曲線72-74
• 3.5 本章小結(jié)74-76
• 第4章 不銹鋼-混凝土-鋼管組合柱側(cè)向撞擊工作機理及參數(shù)分析76-95
• 4.1 側(cè)向撞擊動力響應(yīng)全過程及其工作機理分析76-82
• 4.1.1 側(cè)向撞擊動力響應(yīng)全過程76-78
• 4.1.2 不銹鋼-混凝土-鋼管組合柱側(cè)向沖擊工作機理78-82
• 4.2 參數(shù)分析82-92
• 4.2.1 不銹鋼管厚度82-84
• 4.2.2 內(nèi)鋼管徑厚比84-85
• 4.2.3 空心率85-88
• 4.2.4 不銹鋼強度88-89
• 4.2.5 內(nèi)鋼管強度89-90
• 4.2.6 混凝土強度90-92
• 4.3 與傳統(tǒng)中空夾層鋼管混凝土抗沖擊性能比較92-94
• 4.3.1 約束效應(yīng)系數(shù)相同時的對比92-93
• 4.3.2 軸向承載力相同時的對比93-94
• 4.4 本章小結(jié)94-95
• 第5章 結(jié)論與展望95-97
• 5.1 結(jié)論95-96
• 5.2 展望96-97
• 參考文獻97-103
• 致謝103-104
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文104
• 攻讀學(xué)位期間參與科研項目104

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