單層球面網(wǎng)殼的沖擊荷載與沖擊響應研究.pdf

1、許多大跨空間建筑已經(jīng)成為地標性建筑和著名的人文景觀,具有重要的政治、經(jīng)濟意義。近年來,國際恐怖主義活動日益活躍,“9?11事件”中發(fā)生了飛機撞擊建筑物的慘劇,飛機飛行事故也威脅著地面建筑的安全,若大跨空間結構被沖擊后發(fā)生倒塌,將引起不可估量的損失。因此,研究大跨空間結構的抗沖擊性能顯得非常必要。本文在已有研究成果的基礎上,對網(wǎng)殼結構的抗沖擊性能進行了更為深入系統(tǒng)的探討。本文通過對剛體沖擊物沖擊網(wǎng)殼的沖擊荷載的研究,提出一種簡化方法可對網(wǎng)

2、殼結構的抗沖擊性能進行有效評估;而實際沖擊物尺寸形狀多變且具有彈塑性發(fā)展,因此本文著重探討沖擊物尺寸、材料屬性對網(wǎng)殼結構失效模式的影響,最后對網(wǎng)殼結構在小型飛機撞擊下的響應展開了分析。
　　本文在ANSYS/LS-DYNA中建立60m跨度K8單層球面網(wǎng)殼有限元模型,開展網(wǎng)殼抗沖擊性能的研究工作。主要研究內(nèi)容有以下幾個方面:
　　1、通過對網(wǎng)殼結構遭受沖擊荷載的研究,提出簡化沖擊荷載模型
　　對網(wǎng)殼結構在沖擊物作用下的沖

3、擊力特征進行了研究,分析網(wǎng)殼在頂點撞擊下第一次碰撞過程中沖擊物對結構的沖量、做功以及桿件參與運動的情況,提出了簡化的沖擊力模型。通過應用沖擊力時程曲線對結構進行加載,驗證了該簡化模型的正確性。
　　2、研究沖擊物尺寸對網(wǎng)殼失效模式的影響
　　在ANSYS/LS-DYNA中改變沖擊物模型尺寸,對沖擊物撞擊網(wǎng)殼單個及多個節(jié)點的情況進行研究,考察沖擊物尺寸效應對網(wǎng)殼失效模式的影響,并從沖量、能量的角度對沖擊物尺寸影響進行分析。

4、r>　　3、研究沖擊物材料屬性對網(wǎng)殼失效模式的影響
　　主要考慮網(wǎng)殼頂點沖擊條件下,沖擊物彈性變形及彈塑性發(fā)展對網(wǎng)殼結構響應及失效模式的影響,考察了結構的動力響應及結構失效模式與吸收能量的關系,分析沖擊物材料屬性對失效模式產(chǎn)生影響的原因。
　　4、對飛機撞擊網(wǎng)殼進行了模擬研究
　　分別利用沖擊力曲線(Riera模型)加載的方式及數(shù)值仿真的方法模擬網(wǎng)殼結構在飛機撞擊下的響應。通過研究發(fā)現(xiàn),后者能夠更確切的反映沖擊作用下結