《爆炸作用下鋼筋混凝土梁彎剪破壞的等效SDOF評估方法》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由張舵擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：爆炸作用下鋼筋混凝土梁彎剪破壞的等效SDOF評估方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張舵
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
無論是進行建築物結構的抗爆設計，還是爆炸事故中的威力評估或進行爆炸破壞效果評估，首先要做的工作都是建立破壞效果和爆炸威力之間的對應關係。鋼筋混凝土樑柱結構作為建築物的主要承力構件，其爆炸破壞評估是建築物爆炸評估的重要組成部分。本項目立足於等效SDOF（單自由度）這種快速算法和P-I（壓力-衝量）曲線評估方法，（1）提出並建立爆炸距離相關的載荷集中度描述方法；（2）建立載荷集中度相關的等效SDOF載荷和鋼筋混凝土梁抗力函式，服務於彎剪耦合破壞等效SDOF系統；（3）繪製P-I-ν（ν為梁的長厚比）三維空間上的破壞模式區間。研究成果能夠直接服務於建築物爆炸破壞評估，在武器毀傷效能預測方面也有明顯的軍事套用價值。
結題摘要
爆炸載入下建築物的破壞程度評估在爆炸事故分析、結構抗爆設計、反恐和軍事領域均是一個重要的課題。由於涉及到爆炸力學、結構動力學和計算力學等多個學科的相關內容，爆炸破壞評估是一項專業要求較高且非常耗時的工作，因此迫切需要發展一種快速、準確的評估方法。 本項目從爆炸衝擊波與鋼筋混凝土結構的相互作用及作用於結構上的爆炸載荷的預測，建築物結構構件在爆炸載荷作用下的動態回響和損傷破壞模式，鋼筋混凝土結構在爆炸載荷作用下毀傷破壞的等效單自由度快速分析方法及P-I曲線評估方法等幾個方面對爆炸載荷作用下鋼筋混凝土結構的動態回響行為和損傷破壞評估方法進行研究，並建立了鋼筋混凝土構件爆炸載荷作用下快速評估分析方法。主要研究工作和創新成果包括以下幾個方面： 分析了爆炸距離相關的載荷集中度描述方法，考慮了爆炸載荷與裝藥量ω、爆心距離D、建築物構件幾何參數等因素的相關性，採用爆炸載荷經驗公式和數值模擬方法獲得構件表面的超壓與衝量分布。將爆炸載荷套用在等效SDOF系統中，建立了適用於等效SDOF方法的壓力和衝量的載荷描述方法。 對RC梁的彎剪破壞開展了爆炸實驗研究。採用非線性動力學程式AUTODYN進行了數值模擬研究，並根據數值模擬結果設計了RC梁的爆炸破壞實驗和落錘實驗。探索了利用落錘實驗獲取RC梁抗力函式的實驗方法。通過實驗考察了數值模擬和等效SDOF算法的準確性。 利用彎剪等效SDOF方法和P-I曲線方法，研究了RC梁彎剪破壞模式的判據。通常在高峰值壓力和壓力持續時間短的爆炸波作用下，建築物構件易於發生剪下破壞。基於結構剪下破壞的機理，建立不同於彎曲破壞的等效SDOF力學模型，確定剪下破壞判據以及剪下變形模式下等效質量係數、等效粘性係數、等效荷載係數和等效抗力函式。通過求解建築物構件剪下破壞的SDOF運動方程，研究建築物結構在爆炸荷載作用下結構關鍵部位的動態剪下變形及剪下破壞回響。 此外，為了將研究成果能夠推廣到整體建築物的爆炸破壞評估中，項目適當開展了RC板的等效SDOF計算方法，並對爆炸荷載在建築物表面反射和內部傳播效應進行了研究，並建立了工程計算方法。從而將等效SDOF方法推廣套用到了整體建築物在爆炸作用下的破壞仿真和評估中。
