轴向冲击荷载作用下钢管混凝土短柱有限元分析

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1、四川建筑科学研究第37卷第4期30SichuanBuildingScience2011年8月轴向冲击荷载作用下钢管混凝土短柱有限元分析张晨，徐勋倩(南通大学建筑工程学院，江苏南通226019)摘要：利用ANSYS．DYNA进行了钢管混凝土短柱抗冲击性能有限元分析研究，通过分析应力、应变时程曲线，获得对其抗动力冲击性能的了解。构件受力时，外围钢管的应力远远大于内部混凝土的应力；试件应力、应变时程曲线表现出典型弹塑性材料的性质，数值增加到最大值后递减，最终形成残余应力、应变。结果表明，钢管混凝土具有良好的抗冲击力学性能，即具有较高的强度和屈

2、服后承载能力，以及良好的塑性变形能力。关键词：ANSYS．DYNA；钢管混凝土短柱；抗冲击性能；有限元分析中图分类号：TU392．3文献标识码：A文章编号：1008—1933(2011)04—030一o4FiIliteelementanalysisofconcretefilledsteeltubeshortcolumnsunderaxialimpactloadZHANGChen．XUXunqian(NantongUniversity，Nantong226019，China)Abstract：Theimpactbehaviorofconc

3、rete—filledsteeltube(CFST)shoacolumnswasstudiedbyusingsoftwareANSYS—DYNA．ThestressandstraintimehistorycurvesofthetestedspecimenswererecordedtoanalyzetheimpactbehaviorofCFST．Whilethespecimensareimpacted，thestressofthesteeltubeishigherthanthatoftheconcrete；thespecimensaret

4、ypicalelastic-plasticmaterialaccordingtotheshapeofthestressorstraintimehistorycurves；thevalueofstressorstrainincreasestomaximumvalue，thenitdecreasestoresidualstressorstrain．TheresultsdemonstratethattheCFSThasanexceHentimpact-resistantbehavior，i．e．relativelyhigherstrength

5、andpost—yieldingstrength，exce~entplasticity．Keywords：ANSYS·DYNA；concretefilledsteeltubesh0rtcolumn；impact-resistantbehavior；finiteelementanalysis0前言1试验与有限元计算结果比较钢管混凝土具有承载力高、塑性和韧性好、经济冲击试验在太原理工大学力学所冲击实验室内效益优良和施工方便等优点⋯，作为主要的承重构自行研制的DHR9401落锤式冲击试验机¨上完件被广泛地应用于重型、大跨度结构中。众多学者成。

6、试件设计管长3501Tim、直径114nlm、壁厚3．5已经对钢管混凝土结构的静力承载特陛进行了大量mm／3．81Tim，钢材Q235，混凝土C50，每种壁厚各制的研究，但是，对钢管混凝土结构在冲击荷载作作试件14根。本次试验预先制作了3个落锤，质量用下的承载性能研究进展非常缓慢，仅有少数学者分别为50．50kg，62．75kg和8O．1Okg，3个落锤可对其进行了研究。。现代结构除了承受正常设分别或组合使用，总质量已接近试验机限值。改变计荷载之外，还会承受撞击、地震和爆破等强动荷载落锤下落高度，对试件进行轴向冲击试验，得到冲击的作用，

7、因此，研究钢管混凝土在动载作用下的力学力、变形等结果。性能具有重要的现实意义。ANSYS／LS—DYNA是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序，可以模拟高速碰撞，如飞机、汽车、火车、船舶碰撞事故引起的结构动力响应和破收稿日期：2010-018作者简介：张晨(1981一)，男，山西长治人，讲师，硕士，主要从事坏。本文采用双线性等向强化模型(BISO)和塑性结构工程的研究。随动模型(PKIN)分别模拟混凝土和钢管两种材料，基金项目：江苏省高校自然科学基金资助项目(1OKJD560001)；南通大学自然科学基金资助项目(07z070)；南通

8、市科技计划项目采用粘结处理钢材和混凝土之间接触面。通过模拟(K2009018)；南通大学博士科研启动基金(08B16)E—mail：benryO1112000@126．CO／]试验过程，可以得到应力、应变等