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动力荷载下材料力学性能相关课题研究现状

(1)空钢管结构:
钢管结构在各种工程结构中应用广泛,对其在横向冲击作用下研究已经有一些成果。Jones和Birch(1992b)总结了之前的一些理论和试验研究结果,其中理论研究通常采用刚塑性模型进行计算,并且通常假定荷载为准静态,按照静力荷载进行计算。
Jones和Birch(1992a)进行了两端固定圆管受楔形体侧向冲击的试验研究,共进行了130根构件的试验,冲击部位分别位于跨中、四分之一跨和支座附近。试验发现钢管构件撞击过程中的变形可分为三个阶段,局部褶皱变形阶段、局部褶皱和整体弯曲阶段和回弹阶段。试验最终的破坏形态分为四种形式:支座内部截面剪切滑移、支座延性断裂、冲击位置剪切滑移和支座底部表面屈曲。试验数据表明构件最终变形大小与冲击能量几乎呈线性关系。之后Jones和Shen(1992b)

空钢管结构-冲击

建立了上述试验的理论分析模型,建立了准静态、理想刚塑性的分析模型,忽冲击荷载下结构力学性能。
总结了之前对钢管结构静力和动力作用的研究成果,发现尚未有对轴力和冲击耦合作用下钢管的性能研究。使用有限元软件ABAQUS研究了轴力作用对钢管动力特性的影响。数值模拟发现轴力作用对构件的动力特性、破坏程度和稳定性均有影响。
将圆钢管结构视为搭在两端可变形圆环之上的一系列梁。并将钢管遭受冲击过程的结构抗力分为两部分,一部分为沿钢管截面的圆环抗力,另一部分为沿钢管轴向的梁抗力。之后使用理想刚塑性方法和有限元方法研究了构件的抗力大小。

动力荷载下材料力学性能相关课题研究现状:
目前对材料和结构在冲击等动力荷载下的力学性能已经有了很多研究。如对钢材和混凝土材料在快速加载下的动力强度和变形特性的研究;对钢结构和钢筋混凝土结构在冲击荷载下的力学性能的研究等。一些研究者也已经对钢管混凝土结构在冲击荷载下的力学性能开展了试验和理论研究。相关课题研究现状如下。
动力荷载下材料力学性能:
在撞击等动力荷载作用下材料的力学性能表现出与静力加载下不同的特点。对于结构工程中常用的两种材料钢材和混凝土材料来说,应变率对材料力学性能的影响是不可忽略的。

动力荷载下材料力学性能相关课题研究现状

(1)钢材
钢材在快速加载下的典型单轴受拉应力(σs)-应变(εs)关系曲线如图1.3所示(Jones,1997)。可以看出快速加载下钢材表现出很多不同于静力下的特点,如:钢材的屈服下限和屈服上限随应变率提高而提高,其中屈服下限的提高尤其明显;钢材屈服平台及强化段的应力水平也随着应变率提高而提高,但提高程度随着应变强化的发展而逐渐减弱。


动力荷载下材料力学性能相关课题研究现状

 
(2)混凝土受压
与钢材类似,混凝土在快速加载下也表现出与静力下不同的力学性能。目前这方面已经有了很多研究。Bischoff和Perry(1991)总结了上世纪初至80年代末混凝土动力抗压性能研究方面的主要成果,其中部分试验结果如图1.4所示,可以看出,混凝土抗压强度随着应变率的提高明显提高。

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