為提高海洋平臺結構的抗冰能力,提出一種新型中空夾層金屬管混凝土導管腿構件。通過理論分析、數(shù)值模擬和試驗相結合,研究不同外鋼管材料（Q345鋼、奧氏體304級不銹鋼和T6061鋁合金）對中空夾層鋼管混凝土構件的影響。通過單次沖擊和連續(xù)沖擊兩種加載方式進行加載,并與鋼質空心導管腿進行對比,試驗結果發(fā)現(xiàn):組合構件抗沖擊性能優(yōu)于空管構件,鋁合金組合構件整體抗沖擊能力較差,不銹鋼單次沖擊作用下極限承載能量高達18.83kJ以上,小能量連續(xù)沖擊作用下承載沖擊次數(shù)最多,不銹鋼組合構件抗沖擊力學性能最好。結合有限元ABAQUS軟件,對單次沖擊構件建模并得出計算結果,與試驗結果基本吻合。 

【文章來源】：振動.測試與診斷. 2020,40(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

試驗裝置和錘頭尺寸（單位：mm)

圖2為高速攝像機記錄到的構件（SS-3）沖擊全過程�？梢钥吹剑瑥挠|發(fā)落錘到?jīng)_擊結束的整個過程可以被分解為幾個階段：(1)落錘釋放，重力勢能轉化為動能；(2)落錘第1次與構件發(fā)生接觸；(3)構件獲得初速度與落錘一起向下運動，并且速度不斷降低；(4)落錘與構件速度降為零，兩者之間相對靜止，此時跨中撓度達到最大值；(5)構件開始回彈，同時與落錘以同樣的速度向上運動；(6)能量耗盡，落錘最終靜止在構件表面，代表整個沖擊過程結束。2.2 沖擊力時程曲線

平臺段是沖擊過程中主要的耗能階段，觀察組合構件在相同的沖擊能量下，外管材質從鋁合金到不銹鋼再到Q345鋼，平臺值越來越大，沖擊持續(xù)時間越來越短。其中，鋁合金組合構件在1m高度作用下外管即發(fā)生破壞，相較于其他2種材質起始高度為2.5m時沒有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，鋁合金組合構件的整體抗沖擊性能較弱。結合圖3與表3中金屬材料力學性能參數(shù)，判斷普通鋼與不銹鋼的差異性與屈服強度有關。因為沖擊屬于瞬時荷載，變形與損傷在瞬間完成，但是不銹鋼組合構件一直承受到?jīng)_擊高度為4.5m時依然沒有出現(xiàn)外觀損傷，良好的延伸率使其抗沖擊潛力巨大。從沖擊能量的角度，以構件外觀沒有出現(xiàn)明顯損傷為標準，判斷鋁合金、普通鋼及不銹鋼組合構件的承受極限分別為4.18kJ以下、12.55～14.65kJ之間以及18.83kJ以上。2.2.2 連續(xù)沖擊的沖擊力時程曲線

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]不銹鋼—混凝土—鋼管組合構件在低速撞擊下的力學性能研究[D]. 侯俊.太原理工大學 2017
[5]側向撞擊作用下不銹鋼-混凝土-鋼管組合構件的動力性能研究[D]. 姜珊.太原理工大學 2016
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本文編號：3317037