近场爆炸时预应力混凝土梁体抗爆分析

为了研究预应力混凝土梁在爆炸荷载下的动力响应、破坏模式以及不同预应力条件对结构抗爆性能的影响,结合流固耦合理论,采用LS-DYNA有限元软件建立预应力混凝土梁实体模型,开展不同炸药条件,不同预应力度和不同爆心位置条件下的预应力混凝土梁体结构抗爆分析。结果表明:①混凝土梁体的破坏模式随炸药当量的增加而变化,小当量炸药条件下,混凝土梁体表现为传统的受弯构件,随着炸药当量增加,梁体迎爆面出现压溃破坏,继续增大炸药当量,梁体迎爆面压溃引起的混凝土剥离面积和深度增大,导致截面抗压能力减弱,梁体由适筋设计的塑性破坏转为脆断;②当中等炸药当量在梁上方爆炸时,按抗弯要求设置的预应力效应能提高抗爆能力10%左右,反之,当其在梁体下方爆炸时,由于预应力效应的不利叠加会导致梁体抗爆能力明显下降;③对于同等炸药当量条件下沿梁跨径方向不同位置的爆炸,跨中爆炸时梁体受力最为不利,爆点位于支座处梁体上方时,由于支座的边界约束作用,梁体动力响应和损伤较小;④同等炸药当量条件下,爆心相对梁体上下位置的改变将引起预应力混凝土梁体破坏模式的改变;⑤灌浆对预应力混凝土梁体的抗爆性能影响不明显,有黏结预应力和无黏结预应力混凝土梁体在不同爆炸荷载作用下表现出相似的动力特性和力筋应力增量变化规律。     

近场爆炸时预应力混凝土梁体抗爆分析（双语出版）

为了研究预应力混凝土梁在爆炸荷载下的动力响应、破坏模式以及不同预应力条件对结构抗爆性能的影响，结合流固耦合理论，采用LS-DYNA有限元软件建立预应力混凝土梁实体模型，开展不同炸药条件，不同预应力度和不同爆心位置条件下的预应力混凝土梁体结构抗爆分析。结果表明：①混凝土梁体的破坏模式随炸药当量的增加而变化，小当量炸药条件下，混凝土梁体表现为传统的受弯构件，随着炸药当量增加，梁体迎爆面出现压溃破坏，继续增大炸药当量，梁体迎爆面压溃引起的混凝土剥离面积和深度增大，导致截面抗压能力减弱，梁体由适筋设计的塑性破坏转为脆断；②当中等炸药当量在梁上方爆炸时，按抗弯要求设置的预应力效应能提高抗爆能力10%左右，反之，当其在梁体下方爆炸时，由于预应力效应的不利叠加会导致梁体抗爆能力明显下降；③对于同等炸药当量条件下沿梁跨径方向不同位置的爆炸，跨中爆炸时梁体受力最为不利，爆点位于支座处梁体上方时，由于支座的边界约束作用，梁体动力响应和损伤较小；④同等炸药当量条件下，爆心相对梁体上下位置的改变将引起预应力混凝土梁体破坏模式的改变；⑤灌浆对预应力混凝土梁体的抗爆性能影响不明显，有黏结预应力和无黏结预应力混凝土梁体在不同爆炸荷载作用下表现出相似的动力特性和力筋应力增量变化规律。     

近爆荷载作用下的桥梁受力及破坏特征分析

为研究近爆荷载作用下的混凝土桥的受力及破坏特征,采用ALE流固耦合分析理论,基于AUTODYN分析模型,开展不同炸药当量、桥面跨中位置爆炸、支点位置爆炸等近爆荷载作用下的结构应力场及破坏特征的研究。研究结果表明,随着炸药当量的增加,混凝土受载范围内超压峰值显著增大,跨中位置发生爆炸时,结构的破坏形式主要表现为混凝土桥面板的冲剪破坏、炸点附近腹板的弯曲破坏、支座附近的受压破坏。支点处发生爆炸时,支点附近腹板在爆炸冲击荷载作用下出现冲剪破坏,同时桥面板发生局部破损,破坏程度及范围随着炸药当量的提高而显著增加。     

爆炸荷载下钢筋混凝土桥面板损伤机理研究

为揭示钢筋混凝土桥面板在爆炸荷载作用下的动态力学响应及损伤机理，在RHT动态本构和显式动态数值分析模型合理性验证的基础上，研究了不同TNT当量、板厚度以及钢筋直径对桥面板受爆力学性能的影响。研究结果表明：基于RHT动态本构的显式动态数值分析结果与构件抗爆试验表征一致，能够反映结构在爆炸荷载下的动态力学响应和损伤机理。TNT炸药当量是影响钢筋混凝土桥面板破坏形态的主要因素，在小当量条件下（2 kg TNT），结构发生轻微损伤，板在2个方向力学特征与单向桥面板的受力规律一致，同时应力及变形时程曲线呈自由振动特征，振动周期为3.68 ms。TNT当量逐渐增加时（5，10 kg TNT），桥面板在数毫秒内发生损伤，板在2个方向最大正应力逐渐趋于一致，损伤特征主要表现为局部冲剪破坏，刚度下降后导致其振动频率降低，振动周期分别增加至4.38，8.64 ms。TNT当量进一步增加时（20 kg TNT），结构直接发生大范围冲剪破坏，并迅速失效。板厚增加能够显著提升结构的抗爆性能，增加13%及30%时，损伤区域范围分别降低57.5%及82.5%。钢筋直径增加时，在一定范围内提升了结构刚度，但对于结构的整体抗爆性能改善并不显著。     

钢-铝混合驾驶室材料-结构轻量化设计

为了得到更为完善的商用车驾驶室轻量化设计,提出了钢-铝混合驾驶室材料-结构一体化轻量化方法。首先基于灵敏度分析、等刚度近似理论与等强度理论建立了性能驱动的材料选择方法,并针对钢制驾驶室初步设计了钢-铝混合材料方案。然后通过折衷规划法的拓扑优化识别了驾驶室关键传力路径,并加强了相关结构。其次考虑驾驶室零件厚度、截面尺寸设计参数,建立了驾驶室质量、刚度及模态性能的径向基函数的代理模型,并采用多目标粒子群优化方法对驾驶室进行多目标优化设计。优化结果表明,在满足驾驶室刚度、模态和碰撞性能的要求下,驾驶室质量减轻了12.8%。该方法对钢-铝混合驾驶室轻量化有实际的工程指导价值。     

基于当量厚度法的沥青路面结构设计与可靠性分析

在总结浙江省多年沥青路面设计与建设经验的基础上,结合浙江省的气候、交通、自然资源等条件,提出了基于当量厚度法的沥青路面材料与结构一体化设计方法,推荐出基于当量厚度的沥青路面结构设计指标和验算指标,并结合浙江省路面建设实际,对当量厚度法设计体系的可靠性进行了检验。     

爆炸荷载下高性能混凝土防护钢筋混凝土矩形墩动态力学响应研究

为揭示高性能混凝土(High-Performance Concrete, HPC)防护钢筋混凝土矩形墩在爆炸冲击荷载作用下的动态力学响应及损伤机理，以某跨大堤连续刚构桥钢筋混凝土矩形墩为研究对象进行有限元分析。基于K&C和C&S材料动态本构模型，采用ANSYS/LS-DYNA建立HPC防护前、后的钢筋混凝土矩形墩数值分析模型，对比分析爆炸荷载作用下HPC防护前、后钢筋混凝土矩形墩的动态力学响应，研究防护层厚度(20、30、40 cm)、TNT当量(275、300、325、350 kg)、TNT爆炸距离(10、9、8.5 m)对桥墩抗爆性能的影响。结果表明：HPC防护层能够提升钢筋混凝土矩形墩抗爆性能；采用40 cm厚防护层时，桥墩未出现大面积损伤；TNT当量是影响桥墩损伤特征的重要因素，TNT当量增至350 kg时，桥墩变形、箍筋及主筋应力均显著增加；同等防护条件下，桥墩损伤区域随TNT爆炸距离的减小而显著增加。进行桥墩抗爆防护设计时，应以TNT当量和TNT爆炸距离等条件为基础，设置合理的设防目标。     

载货汽车驾驶室疲劳寿命的敏感度分析

针对某重型载货汽车驾驶室底板发生开裂破坏的现象,建立了包含驾驶室柔性体的刚弹耦合动力学模型。由实测信号作为输入计算得到柔性体的应变-时间历程,进行驾驶室底板的疲劳寿命分析。在此基础上通过软件集成,以载荷幅值和材料特性为变量,用蒙特卡洛方法进行了疲劳寿命的敏感度分析,找到了影响较大的因素,为改进结构提供了依据。     

可重构焊装夹具在骨架蒙皮结构驾驶室生产中的应用

一汽解放公司开发的新型偏置驾驶室与以往的驾驶室结构不同,采用骨架蒙皮结构。在焊装生产准备过程中,针对该产品设计了一套可重构焊装夹具系统。该夹具由孔系板底板、三维可调柔性支座、直线定位/角度定位元件、夹紧元件等构成,具有快速安装定位、调整方便、适应性强等特点。本文着重介绍了可重构焊装夹具在骨架蒙皮结构驾驶室生产中的应用。     

载货汽车驾驶室乘坐舒适性研究

通过计算机仿真模拟了在路面随机输入下驾驶室底板的振动响应;利用Nastran软件对车身的有限元模型进行模态抽取,建立了刚弹耦合模型;对多刚体模型、刚弹耦合振动模型的计算结果与试验进行了对比,验证了模型的正确性;以驾驶室悬置的弹簧刚度、减振器阻尼为影响因素,通过虚拟DOE正交试验分析,显著改善了驾驶室的乘坐舒适性。     

洛带古镇隧道衬砌结构在冲击荷载作用下的受损机理研究

随着我国高速公路网的逐渐完善,山岭隧道建造的数量越来越多,修建隧道中遇到的不良地质情况也越来越复杂,尤其是隧道穿越地层富含瓦斯时,给隧道的修建工作带来了挑战。以成都洛带古镇隧道为工程案例,采用显示动力学分析软件AUTODYN在考虑衬砌结构和空气的流固耦合作用下建立数值模型,对隧道衬砌结构在由瓦斯爆炸产生的冲击荷载作用下的速度和位移响应及衬砌结构受损破坏过程进行了计算分析,数值模型中以TNT模拟瓦斯。计算结果表明,在不同TNT当量作用下,超压峰值以爆心在仰拱地面上的投影点为中心向四周衰减;超压峰值和炸药量成正比,爆炸冲击波在衬砌结构的纵向和径向运动过程不尽相同,衬砌各部位的受损程度也不尽相同,最终是局部破坏导致衬砌结构的整体破坏,使得衬砌结构失去支护承载能力。     

同步器摩擦传动机理建模与材料参数影响研究

为探明摩擦副材料参数对同步器同步过程的影响,建立了油膜压力、微凸体压力、同步环轴向力和同步转矩4个模型。利用4阶Runge-Kutta法对油膜厚度和转速差进行耦合求解,求得同步过程中油膜厚度、转速差、黏性转矩、粗糙接触转矩以及总转矩变化曲线。对所建模型进行试验验证后,利用所建模型研究了摩擦材料渗透性、摩擦副表面联合粗糙度、摩擦副当量弹性模量、摩擦因数变化规律对同步过程的影响。结果表明：摩擦材料渗透性减小导致油膜厚度变化速率下降,黏性转矩和粗糙接触响应延迟,同步时间延长;摩擦副表面联合粗糙度增大致使最小油膜厚度增大,黏性转矩峰值减小,粗糙接触转矩响应加快,同步时间缩短;摩擦副当量弹性模量增大导致最小油膜厚度增大,粗糙接触转矩增大,同步时间缩短;正斜率摩擦因数下粗糙接触转矩大于负斜率摩擦因数下粗糙接触转矩,同步时间相对较短。     

钢筋混凝土墩柱抗爆性能试验

为了研究爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土墩柱的动力响应特性、损伤破坏模式及破坏机理,考虑不同截面形式、长细比、混凝土类型、箍筋形式、轴压比5个参数,设计制作了11根钢筋混凝土墩柱试件,通过逐渐增大炸药量、减小炸药与墩柱的间距控制爆炸比例距离,进行中场爆炸及接触爆炸试验,同时基于霍普金森相似律,拟合得到了超压峰值与比例距离之间的关系公式。研究结果表明:非接触爆炸作用下,增大墩柱截面面积、使用钢纤维混凝土、方形截面形式、螺旋箍筋等措施能减小截面应变和抑制裂缝的发生,增强墩柱的抗爆性能;接触爆炸作用下,钢筋混凝土墩柱极易在炸药接触位置发生冲切破坏,局部损伤破坏非常严重,同时墩身出现了大量横向贯穿裂缝,接触爆炸下方形截面和轴向力对墩柱的抗爆性能不利;拟合关系公式可供工程结构抗爆设计人员参考,研究结果可供制定桥梁抗爆及其防护规范参考。     

轻型载货汽车驾驶室正面摆锤碰撞的动态响应模拟

以某轻型载货汽车驾驶室为研究对象,阐述了驾驶室正面碰撞有限元模型的建立和在LS-DYNA软件中求解碰撞仿真结果的方法及步骤,对驾驶室正面碰撞动态响应结果进行了分析,研究了驾驶室壳体结构碰撞后的变形及应力和位移的变化规律。     

铁木结构的大型拉延模

我厂生产“昆明”牌汽车以来,先后对驾驶室作了多次修改,现已基本定型。新驾驶室顶盖、后围上、下段、翼子板及车门均为拉伸件。为了适应我厂生产的需要,结合我厂的设备情况,只有单动压床,对上述几种零件作了分析比较,分别采用了不同结构的模具:如驾驶室顶盖、后围上、下段采用大型铁木结构拉延模;驾驶室底板采用铁木结构的拉型模;而驾驶室左右门则采用以钢模为主的压模(其中应用了一部分塑料和木材),均取得了较好的效果。     

坑道超挖回填材料对衬砌受力和变形影响分析

坑道施工中,超挖回填材料性能对衬砌的受力分布有较大影响。基于FLAC 3D有限差分数值计算软件,模拟坑道开挖施工,通过改变回填层的弹性模量和厚度,分析了不同回填介质对衬砌结构弯矩和位移的影响,并比较了不同围岩级别对衬砌结构的弯矩影响。计算结果表明： 1）拱顶、侧墙和底板的最大弯矩随弹性模量的增大而减小,弯矩开始降幅较大,但最终趋于平缓;拱顶、侧墙和底板的最大弯矩随回填层厚度的增大而增大,几乎成线性增加。2）拱顶和底板的最大位移随弹性模量的增大而增大,侧墙反之;拱顶和侧墙的最大位移随回填层厚度的增大而增大,底板则基本保持不变。     

爆炸荷载作用下混凝土梁桥受力和变形特性研究

通过数值模拟研究了爆炸压力时程荷载加载在0号块位置下桥梁结构整体响应及其变形特性,并通过改变主梁混凝土材料的强度、爆炸荷载曲线,对材料参数、加载大小、加载速率等因素进行分析。得出了爆炸荷载位于支点附近截面时,一般造成桥梁结构爆点附近的局部变形;混凝土强度的提高,在结构发生整体变形及大面积局部变形的时候有利于结构抗爆;加载速率越大,变形效应越大;在加载冲量相等的情况下,随着加载峰值超压的增大,变形效应也将增大。文章研究结论可为桥梁结构的抗爆设计以及综合防护提供参考。     

基于材料非线性的沥青路面结构当量力学分析方法

针对目前沥青路面结构分析中存在的线弹性层状体系假设无法描述材料非线性特性以及结构层模量取值不合理等问题,为了寻找更加符合路面结构非线性服役行为的沥青路面结构分析方法,将材料非线性与层状体系相结合,研究3种典型路面材料模量依赖模型,建立材料模量与结构模量跨越的联系机制,提出了一种基于材料非线性的沥青路面结构分析当量计算方法,并通过足尺环道实测应变结果对方法的可靠性进行了验证。研究结果表明：基于材料非线性的沥青路面结构分析当量计算方法,其计算结果与足尺环道实测结果之间具有良好的相关性,方法可靠、合理,可以作为沥青路面非线性分析的一种计算手段;基于材料非线性原理构建的沥青混合料、半刚性材料和路基土的模量依赖模型,可以用于表征路面结构计算中的材料非线性特性;采用Mises等效应力可作为室内单一应力状态和现场复杂应力状态的联系机制,以协调室内试验模式和现场实际受力状态;当路面结构形式、荷载与环境条件确定时,路面结构的力学响应具有唯一性。所提出的当量计算方法一方面获得了一种确定路面材料回弹模量取值的有效技术途径,另一方面改进了沥青路面结构力学分析的合理性和可靠性,在非线性沥青路面分析理论和计算方法等方面具有一定的学术意义和应用价值。     

土工材料防治半刚性基层反射裂缝的有限元分析

在沥青加铺层与既有半刚性基层之间设置土工合成材料是防治反射裂缝的有效措施.通过建立三维路面结构模型,系统分析了土工材料铺设宽度、弹性模量与厚度等参数对沥青加铺层结构响应的影响.结果表明:土工材料的铺设宽度对其防反效果影响较为显著,而弹性模量、厚度的影响则较小.提高土工材料的弹性模量,有利于增强路面结构的整体性,削弱基层...     

驾驶室里的安全隐患

一、驾驶室的噪声 驾驶室噪声的主要来源是发动机,此外还有传动系、消声器、轮胎、车身以及喇叭等。它通过车窗、驾驶室底板和侧壁传入驾驶室。汽车驾驶员长时间在噪声下工作,除听觉机能受到影响外,还会引起活动反应的潜在期延长,视力和薄暮视觉降低,加速疲劳,注意力不集中等。驾驶员在噪声非常强的环境中行车,会产生不稳定情绪,出