《爆炸衝擊下重力壩不確定性動力行為及數值預測方法》是依託天津大學，由王超擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：爆炸衝擊下重力壩不確定性動力行為及數值預測方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王超
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題從隨機數學和風險理論的研究觀點出發，聚焦爆炸衝擊下重力壩結構的不確定性動力行為及數值預測方法中的基礎問題。在材料本構層面，基於室內試驗數據，研究不同級配大壩混凝土材料在高應變率下的力學性能的變異性和力學參數的統計規律，從宏、細觀不同尺度上探索混凝土衝擊動力本構中損傷演化的隨機特徵和物理機制；在荷載層面上，建立不同類型爆炸荷載的統計模型，揭示爆炸荷載特徵參數的分布特徵；在結構回響層面上，編製程序分析重力壩衝擊動力反應參數的機率分布特徵，最終構建爆炸衝擊荷載下重力壩不確定性動力行為描述的隨機數學模型及數值分析預測的方法體系。課題的研究涉及衝擊動力學、隨機數學與工程力學等多學科的基礎問題，研究成果是對結構爆炸衝擊回響確定性分析方法體系的有益補充，對揭示重力壩結構爆炸衝擊動力回響的不確定行為特徵、發展基於可靠性理論的結構抗爆防護設計具有重要意義。
結題摘要
本課題從隨機數學和風險理論的研究觀點出發，聚焦爆炸衝擊下重力壩結構的不確定性動力行為及數值預測方法中的基礎問題。主要研究內容包括：研究不同級配大壩混凝土材料在高應變率下的力學性能的變異性和力學參數的統計規律；探索混凝土衝擊動力本構中損傷演化的隨機特徵和物理機制；建立不同類型爆炸荷載的統計模型，揭示爆炸荷載特徵參數的分布特徵；構建爆炸衝擊荷載下重力壩不確定性動力行為描述的隨機數學模型及數值分析預測的方法體系。以上研究表明，碾壓混凝土的級配效應對其動態力學特性有一定影響，包括：動態抗壓強度，極限應變和斷裂韌性。衝擊載荷下的動態尺寸效應與眾所周知的靜態尺寸效應有顯著的不同，在靜態尺寸效應中，峰值強度、極限應變和韌性等動態力學性能隨試樣尺寸的增大而增大，且應變率相似。在統一的應變率下，碾壓混凝土的動態力學性能均服從對數常態分配。且隨著應變率的增加，動態力學性能的離散性增大。通過以上研究，基於損傷力學的概念，結合統計分析，提出了一種新的統計本構模型。此外，本文還提出了一種實用的參數確定方法，該方法考慮了離散性和應變率效應，使模型參數與常規力學性能直接相關。在已有爆炸荷載公式、計算圖表和相關試驗統計數據的基礎上，建立空中爆炸荷載統計模型。在考慮爆炸荷載的不確定性情況下，運用動力學顯式算法分析壩體結構的不確定性動力回響特徵，結果表明，結構爆炸動力峰值回響量大致服從常態分配，在重力壩結構的抗爆防護設計中應合理考慮爆炸荷載變異性的影響。
