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用HJC本构模型模拟混凝土SHPB实验 被引量：36
1
作者 巫绪涛 孙善飞 李和平 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期137-142,共6页
运用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型对混凝土的SHPB实验进行了数值模拟。解决了罚函数算法中罚因子合理数值的选取问题。利用模拟结果按SHPB两波法重构了试样的应力应变曲线。分析了混凝土材料的SHPB实验得到应力应变曲线的有效... 运用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型对混凝土的SHPB实验进行了数值模拟。解决了罚函数算法中罚因子合理数值的选取问题。利用模拟结果按SHPB两波法重构了试样的应力应变曲线。分析了混凝土材料的SHPB实验得到应力应变曲线的有效段范围和各段的力学规律。通过比较实际混凝土材料SHPB实验和数值模拟得到的应力应变曲线,发现两者体现的力学行为很相似,即HJC模型是描述该类材料的一种合理本构模型。模拟了试样不同平行度公差下的SHPB实验,发现在一定应变率范围内其影响程度远大于试样应力(应变)不均匀性。 展开更多
关键词 固体力学 应力应变曲线 hjc模型 混凝土 SHPB实验
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砂岩Holmquist-Johnson-Cook模型参数确定 被引量：25
2
作者 凌天龙 吴帅峰 +3 位作者 刘殿书 梁书锋 李晨 马建会 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2211-2216,共6页
HJC模型在混凝土动态破坏数值模拟中应用广泛,但由于模型中包含参数较多,确定参数需要大量实验,目前缺乏准确可信的岩石材料HJC模型参数。为合理确定砂岩HJC模型参数,对取自四川威远的粉砂岩进行相关静力学实验,获得岩石的弹性模量、泊... HJC模型在混凝土动态破坏数值模拟中应用广泛,但由于模型中包含参数较多,确定参数需要大量实验,目前缺乏准确可信的岩石材料HJC模型参数。为合理确定砂岩HJC模型参数,对取自四川威远的粉砂岩进行相关静力学实验,获得岩石的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度以及抗拉强度等参数。应用三轴压缩实验和单轴SHPB冲击实验,分别得到了该砂岩极限面参数、率效应参数、压力参数和损伤模型参数的取值。基于上述模型参数利用有限元程序LS-DYNA对粉砂岩SHPB冲击实验进行数值模拟,结果表明,实验和模拟的应力-应变曲线形态吻合较好,模拟得到的动态峰值强度和峰值应变与实验结果的平均误差均未超过10%,验证了该HJC模型参数实验测定方法的合理性和有效性。 展开更多
关键词 hjc模型 砂岩 实验测试 数值模拟 SHPB
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混凝土SHPB试验数值模拟研究 被引量：20
3
作者 贾彬 李正良 +2 位作者 陶俊林 姚华川 范超 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期216-222,共7页
基于混凝土HJC动态本构模型,分析了该模型方程及参数获得方法,以混凝土材料的基本力学参数确定了HJC模型中各参数值,并运用LS-DYNA软件完成混凝土SHPB试验的三维数值模拟.对比分析数值模拟结果重构所得试样的应力应变曲线与实际试验结... 基于混凝土HJC动态本构模型,分析了该模型方程及参数获得方法,以混凝土材料的基本力学参数确定了HJC模型中各参数值,并运用LS-DYNA软件完成混凝土SHPB试验的三维数值模拟.对比分析数值模拟结果重构所得试样的应力应变曲线与实际试验结果的相似性,研究表明,数值模拟结果可再现试验中混凝土的动态力学行为与破坏特征,而且,数值模拟可很好的反映应力波在波导杆与试件中传播过程,符合一维弹性波理论规律. 展开更多
关键词 hjc模型 混凝土 SHPB试验 数值模拟
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冻融循环作用下花岗斑岩动载强度研究 被引量：17
4
作者 闻磊 李夕兵 +2 位作者 吴秋红 翁磊 苏伟 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1297-1306,共10页
对冻融前后的花岗斑岩进行相关静态、动态力学试验,获得试样不同冻融次数下的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度、抗拉强度及冲击动载应力–应变曲线。在Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型参数分析的基础上,对经历不同冻融次数的花岗斑岩... 对冻融前后的花岗斑岩进行相关静态、动态力学试验,获得试样不同冻融次数下的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度、抗拉强度及冲击动载应力–应变曲线。在Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型参数分析的基础上,对经历不同冻融次数的花岗斑岩进行分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验模拟。结合室内试验数据与数值模拟计算结果,分析花岗斑岩动载强度与应变率及冻融次数的关系。研究结果表明:试样冻融前后动态应力–应变曲线形态有所区别,SHPB试验的反射波和透射波形态发生明显变化,相同入射波情况下试样产生不同的应变率;SHPB试验数值模拟结果与实测值吻合较好,得到的不同冻融次数下花岗斑岩HJC模型参数是可靠的,数值模拟与室内试验相结合是研究分析的有效方法,二者优势互补;花岗斑岩动态强度受冻融次数与应变率共同影响,其影响效应相反,相互耦合。岩石冻融循环作用下的动载强度研究是一项重要课题,是冻融损伤条件下岩石动态本构关系研究的基础,对解决寒区露天边坡稳定性问题具有重要意义。 展开更多
关键词 岩石力学 冻融循环 数值模拟 hjc模型 动载强度
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基于HJC模型的煤岩冲击损伤特性研究 被引量：17
5
作者 刘锦 李峰辉 刘秀秀 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2021年第2期35-42,65,共9页
为研究煤岩的动态破坏特征和动力损伤特性,首先对煤岩试样进行了SHPB冲击压缩试验,分析了煤岩动态破坏的具体特征,然后在ANSYS/LS-DYNA平台上基于HJC材料模型进行了煤岩SHPB数值试验,对比试验实测值与数值模拟值,通过反演的方式确定了煤... 为研究煤岩的动态破坏特征和动力损伤特性,首先对煤岩试样进行了SHPB冲击压缩试验,分析了煤岩动态破坏的具体特征,然后在ANSYS/LS-DYNA平台上基于HJC材料模型进行了煤岩SHPB数值试验,对比试验实测值与数值模拟值,通过反演的方式确定了煤岩HJC材料模型的主要参数;最后基于HJC模型,通过数值模拟试验研究了煤岩动态破坏特征和损伤演化过程。研究表明:煤岩的动态破坏为多裂纹破坏,随着冲击速度的增加,煤岩的破碎程度显著增加,并表现出明显的应变硬化特性;HJC模型可以较好地描述煤岩的动态力学特性,只需要少量试验数据就可以通过数值试验反演出HJC模型的关键参数,在工程上简单易行;根据模拟试验的结果发现,煤岩的动态损伤主要发生在应力-应变曲线的卸载段,且损伤主要集中在岩石内部,随着冲击速度的增加,动态损伤越发严重。 展开更多
关键词 分离式霍普金森压杆 冲击荷载 岩石动态破坏 hjc模型 数值试验
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落石冲击对山区桥梁墩柱破坏的影响 被引量：15
6
作者 余志祥 许浒 +1 位作者 吕蕾 赵雅娜 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期86-91,132,共7页
为了研究落石冲击作用对山区桥梁墩柱破坏的影响规律,采用Holmquist-Johnson-Cook损伤本构模型构建了数值模型,并展开非线性显式动力分析,基于能量守恒原理检验了计算结果的数值稳定性。考虑了落石冲击高度、冲击速度、水平冲击角度和... 为了研究落石冲击作用对山区桥梁墩柱破坏的影响规律,采用Holmquist-Johnson-Cook损伤本构模型构建了数值模型,并展开非线性显式动力分析,基于能量守恒原理检验了计算结果的数值稳定性。考虑了落石冲击高度、冲击速度、水平冲击角度和落石直径等影响因素,从体积损伤率和墩柱位移两个角度研究了各种因素对墩柱冲击破坏的影响。数值模拟结果和试验测试的加速度历程、破坏特征进行了对比,证明了数值模拟的合理性。研究结果表明,HJC本构模型能较好模拟钢筋混凝土墩柱在落石冲击作用下的破坏发展,在高能量冲击作用下,石块直径和冲击速度对墩柱破坏影响相对较大。 展开更多
关键词 落石冲击 山区桥梁 数值模拟 钢筋混凝土柱 hjc本构
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HJC模型失效参数对侵彻能力影响的数值研究 被引量：13
7
作者 汪衡 汪于程 +1 位作者 蔡金良 程伟 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第10期150-155,共6页
HJC混凝土材料模型用于预测侵深及弹体的剩余速度较准确,但由于未考虑材料的拉伸损伤、应变率增强效应和混凝土断裂后重新受压的情况,不能准确地模拟裂纹扩展以及开坑现象。本文基于LS-DYNA软件研究HJC本构模型自带的失效参数FS和被工... HJC混凝土材料模型用于预测侵深及弹体的剩余速度较准确,但由于未考虑材料的拉伸损伤、应变率增强效应和混凝土断裂后重新受压的情况,不能准确地模拟裂纹扩展以及开坑现象。本文基于LS-DYNA软件研究HJC本构模型自带的失效参数FS和被工程师广泛配套使用的失效准则主要参数对动能弹侵彻混凝土仿真中侵彻效应的影响。通过大量数值仿真可知:仅依靠HJC自带失效参数FS控制单元失效,弹体会发生严重畸变,甚至导致计算终止;依靠主应变、剪应变或主应变联合剪应变控制单元失效,并设置合理的参数,侵彻能力吻合较好;而压力联合主应变或剪应变控制单元失效并调试本构模型中对侵彻效应影响度较大的参数,可实现与试验现象一致的裂纹破坏,侵彻能力吻合较好。 展开更多
关键词 hjc模型 失效参数 侵彻效应 数值研究
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HJC模型参数对侵彻效应影响度的数值研究 被引量：12
8
作者 汪衡 董静 +1 位作者 顾振中 马彩霞 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第3期200-204,共5页
为了摸清HJC材料模型参数对侵彻毁伤效应影响的灵敏度,确定一组较为合理的基准参数,分类给定参数的调试范围,基于多学科优化平台HyperStudy联合LS-DYNA软件进行了DOE分析,得到参数中对侵彻效应的余速影响较大的参数:压实压力P l、归一... 为了摸清HJC材料模型参数对侵彻毁伤效应影响的灵敏度,确定一组较为合理的基准参数,分类给定参数的调试范围,基于多学科优化平台HyperStudy联合LS-DYNA软件进行了DOE分析,得到参数中对侵彻效应的余速影响较大的参数:压实压力P l、归一化黏聚强度系数A、准静态单轴抗压强度f c、压实体应变μl、归一化压力硬化系数B。在动能弹侵彻混凝土数值模拟中,结合试验结果或精度较高的经验公式重点确定敏感参数的取值,模型具有一定的普适性,具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 hjc模型 侵彻效应 DOE分析 影响度
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基于HJC模型的盾构刀具切削混凝土数值模拟 被引量：11
9
作者 苏伟林 李兴高 +1 位作者 许宇 金大龙 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1106-1114,共9页
为了揭示盾构刀具切削混凝土材料时的阻力大小及变化规律,研究Holmquist-Johnson-Cook动态本构模型(HJC模型)参数的确定方法,并据此对混凝土受切削破坏过程进行数值模拟.设计室内混凝土试块切削试验,根据试验结果对HJC模型参数进行修正... 为了揭示盾构刀具切削混凝土材料时的阻力大小及变化规律,研究Holmquist-Johnson-Cook动态本构模型(HJC模型)参数的确定方法,并据此对混凝土受切削破坏过程进行数值模拟.设计室内混凝土试块切削试验,根据试验结果对HJC模型参数进行修正,进一步计算分析切削速度与切削深度对切削阻力的影响.研究表明,基于HJC模型的数值计算结果可基本反映盾构刀具切削混凝土的阻力大小及变化规律;刀具在切入混凝土表面时,法向切削阻力的波动幅度较大,在切削接近试块自由面时会出现剩余材料整块脱落、切削力骤降为0的现象,该过程在数值模拟中相对平缓;在相同条件下,率效应参数主要影响法向切削阻力的波动幅度,损伤参数则同时影响法向切削阻力的平均值与波动幅度;法向切削阻力随切削速度呈指数形式增加,随切削深度呈线性增加;HJC模型可反映混凝土压碎破坏与材料应变率间的关系及法向切削阻力随深度的线性叠加效应. 展开更多
关键词 盾构刀具 混凝土切削 hjc模型 切削阻力 数值计算
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对LS-DYNA中混凝土HJC模型的探讨 被引量：10
10
作者 常永奎 常凯 许超 《吉林建筑工程学院学报》 CAS 2013年第2期27-29,共3页
有限元动力分析软件LS-DYNA中的HJC混凝土模型(Holmquist-Johnson-Cook),充分考虑了混凝土的应变效应、材料损伤,以及静水压力对屈服应力的影响.所以,近些年来在模拟冲击荷载和侵彻等方面得到了广泛应用;但对其在爆炸荷载作用下结构动... 有限元动力分析软件LS-DYNA中的HJC混凝土模型(Holmquist-Johnson-Cook),充分考虑了混凝土的应变效应、材料损伤,以及静水压力对屈服应力的影响.所以,近些年来在模拟冲击荷载和侵彻等方面得到了广泛应用;但对其在爆炸荷载作用下结构动力分析的能力却研究不足.本文介绍了HJC混凝土材料模型的基本原理及建立模型模拟真实实验,并将软件计算结果与实验数据进行了对比.结果表明,HJC混凝土模型能很好地模拟钢筋混凝土构件在爆炸荷载作用下的动力响应. 展开更多
关键词 混凝土hjc模型 数值模拟 有限元
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爆炸荷载下碳纤维布加固混凝土板的抗弯性能研究 被引量：8
11
作者 张志刚 李姝雅 瘳红建 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期150-153,共4页
为研究碳纤维布加固混凝土板的抗爆能力,用混凝土HJC动力本构模型,建立了混凝土板、炸药及考虑空气介质影响的流固耦合有限元计算模型。用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,对在爆炸荷载作用下未粘贴碳纤维布以及用碳纤维布加固下的混凝土板... 为研究碳纤维布加固混凝土板的抗爆能力,用混凝土HJC动力本构模型,建立了混凝土板、炸药及考虑空气介质影响的流固耦合有限元计算模型。用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,对在爆炸荷载作用下未粘贴碳纤维布以及用碳纤维布加固下的混凝土板的跨中位移及受力性能进行了数值分析。研究结果表明:混凝土板用碳纤维布粘贴加固后抗爆炸冲击能力明显提高,且碳纤维布粘贴在一定层数以内时,其抗爆炸冲击能力与加固层数成正比,继续增加层数时抗爆能力提高不明显,甚至有相反的变化趋势。 展开更多
关键词 爆炸力学 混凝土 碳纤维布加固 hjc模型 有限元 抗爆能力
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煤岩HJC模型参数确定及液态CO_(2)爆破特性研究 被引量：9
12
作者 张嘉凡 高壮 +1 位作者 程树范 张慧梅 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期2633-2642,共10页
Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型在冲击爆炸工程数值模拟中广泛应用。为了探寻煤岩体合理的模型参数,确定液态CO_(2)爆破的实际效果和致裂范围,以陕北神木某矿区CO_(2)爆破开采为依托,由静力学特性试验和分离式霍普金森压杆(split ... Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型在冲击爆炸工程数值模拟中广泛应用。为了探寻煤岩体合理的模型参数,确定液态CO_(2)爆破的实际效果和致裂范围,以陕北神木某矿区CO_(2)爆破开采为依托,由静力学特性试验和分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)冲击试验得到该矿煤岩的基本物理力学参数;运用正交实验法,采用基于LS-DYNA3D平台的数值模拟方法再现了SHPB冲击压缩试验的全过程,用Person相关系数判定试验与模拟应变信号的吻合度,反演得到HJC模型的主要敏感参数B和N;引入*MAT-ADD-EROSION失效条件,采用抗压、抗拉失效准则,真实再现CO_(2)爆破中裂纹萌生、扩展、贯通直至形成裂隙区的全过程,较好地模拟了爆破冲击岩体的碎裂特征,有效反映工作面煤岩体的几何非线性特性;对比分析了液态CO_(2)爆破和原始炸药爆破的裂纹扩展特征及爆破效果;研究了液态CO_(2)爆破应力波衰减规律,给出压碎区和裂隙区的范围。结果表明:液态CO_(2)爆破应力波衰减及能量释放过程较为持续平缓,在裂隙区主要产生细长型裂纹,裂隙区面积远大于炸药爆破;相同当量下,液态CO_(2)爆破范围大于炸药爆破范围,且CO_(2)爆破压碎区面积减小、裂隙区面积增大,煤岩主要表现为块状破碎。将研究结果应用于该矿区CO_(2)爆破开采工业性试验中,考虑4个致裂器同时作用,采取方形布孔方式,计算确定爆破孔距及排距均为0.7 m,试验结果表明,实际爆破效果良好,块煤率较炸药提高了38.5%。 展开更多
关键词 岩石力学 SHPB冲击试验 hjc模型 模型参数 液态CO_(2)致裂 爆破特性
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冲击载荷作用下砂岩破坏及能量耗变率效应的数值模拟研究 被引量：8
13
作者 李明 茅献彪 《爆破》 CSCD 北大核心 2014年第2期78-83,共6页
基于HJC动态本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA对砂岩SHPB试验进行了数值模拟研究,通过砂岩基本力学参量确定了HJC模型中各参数。数值模拟结果表明:不同应变率下,数值模拟所得到的砂岩破坏程度与破坏方式与实验情况基本一致,随着应变率的增加... 基于HJC动态本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA对砂岩SHPB试验进行了数值模拟研究,通过砂岩基本力学参量确定了HJC模型中各参数。数值模拟结果表明:不同应变率下,数值模拟所得到的砂岩破坏程度与破坏方式与实验情况基本一致,随着应变率的增加,砂岩破坏程度逐渐增加,破坏方式主要以拉破坏为主;不同应变率下,砂岩破坏都是从边缘向内部扩展,破坏初期在试样中心都出现完整的柱芯,但是高应变率下砂岩破坏速度更快;对砂岩破坏过程中的能量耗散特征进行了分析,随着应变率的增加,试样破坏过程中耗散能量呈线性增长。数值模拟结果与现有试验结果有较好的吻合,能够作为高应变率下岩石力学特性及能量耗散等研究的方式。 展开更多
关键词 冲击动力学 数值模拟 砂岩力学特性 能量耗散 hjc模型
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破碎泥岩注浆结石体动力特性的SHPB试验及其数值模拟研究 被引量：7
14
作者 詹金武 李涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期2096-2102,共7页
通过简化控制注浆模仿过程制备注浆结石体试样,借助分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置,开展了不同注浆含量比及含水状态条件下破碎泥岩注浆结石体的动力特性研究,同时利用有限元软件Ansys/LS-Dyna对SHPB试验过程进行了数值模拟,对比分析数... 通过简化控制注浆模仿过程制备注浆结石体试样,借助分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置,开展了不同注浆含量比及含水状态条件下破碎泥岩注浆结石体的动力特性研究,同时利用有限元软件Ansys/LS-Dyna对SHPB试验过程进行了数值模拟,对比分析数值模拟与试验实测结果的相似性。试验结果显示,注浆含量比变化对试样的动态力学性能有较大的影响,只有在泥岩破碎程度适中、浆液具备较好压注条件时注浆效果才能达到最佳;在相同含量比条件下,含水率变化对试样动态力学性也有较大影响,试样含水率越高,其峰值强度及弹性模量普遍越小。数值模拟得到的应力-应变曲线与实测的应力-应变曲线具有较好的吻合效果;对HJC模型参数选取的合理性分析表明,模型参数A和B与动态峰值应力之间有较强的关联性,其值随着强度的增长有不断增加的趋势。 展开更多
关键词 SHPB试验 动力特性 泥岩 注浆结石体 数值模拟 hjc模型
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落石冲击对山区桥墩的损伤研究 被引量：6
15
作者 顾乡 赵雷 +1 位作者 余志祥 徐洪弟 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2016年第3期72-75,98,共5页
研究目的:为探明我国西部山区落石对桥梁墩柱冲击造成的损伤,运用非线性显示动力分析软件LSDYNA,基于HJC损伤本构有限元模型,以都汶公路线上的典型桥梁墩柱为参考,研究落石冲击双柱式桥墩的损伤,以及对比分析落石冲击的高度、速度、偏... 研究目的:为探明我国西部山区落石对桥梁墩柱冲击造成的损伤,运用非线性显示动力分析软件LSDYNA,基于HJC损伤本构有限元模型,以都汶公路线上的典型桥梁墩柱为参考,研究落石冲击双柱式桥墩的损伤,以及对比分析落石冲击的高度、速度、偏心距、冲击角度、冲击面以及直径因素对墩柱的损伤破坏程度。研究结论:(1)落石的直径和冲击速度对桥梁墩柱体积损伤率的影响最大,说明落石的能量越大,对墩柱破坏程度越深,建议采用包含直径和速度的能量参数E作为撞击破坏的参考量;(2)建议都汶路沿线桥采取外套钢板或增加混凝土保护层等保护措施来降低落石对墩柱的冲击,当落石潜在撞击能量过大时,建议进一步采取主动防护措施,如防护网或防护栏等,以避免造成构件的整体破坏;(3)该研究成果可用于指导桥梁墩柱抗落石冲击设计。 展开更多
关键词 落石冲击 山区桥梁 hjc模型 体积损伤率
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山区桥梁墩柱抗落石冲击防护措施的耐撞性 被引量：6
16
作者 余志祥 杨畅 罗焱 《四川建筑科学研究》 2013年第5期11-15,共5页
为了研究山区桥梁钢筋混凝土桥梁墩柱抗落石冲击防护措施的耐撞性,基于现场调查,采用显式非线性动力分析方法,结合部分模型试验结果,针对外套钢板筒与加厚素混凝土保护层这两种典型的防护措施展开了数值模拟。采用Holmquist-Johnson-Coo... 为了研究山区桥梁钢筋混凝土桥梁墩柱抗落石冲击防护措施的耐撞性,基于现场调查,采用显式非线性动力分析方法,结合部分模型试验结果,针对外套钢板筒与加厚素混凝土保护层这两种典型的防护措施展开了数值模拟。采用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)损伤本构模拟钢筋混凝土,落石冲击模型则参照欧洲被动防护网试验规范;结合桥墩受落石冲击破坏的特点,对落石试验模型的撞击面做了加肋处理。研究了钢板筒厚度、混凝土保护层厚度变化对耐撞性的影响。结果表明,当钢板筒厚度大于20 mm、保护层厚度大于100 mm时,方可获得较好的耐撞性,同时针对粘结式外套钢板筒防护措施的不足,进一步提出了分离式外套钢板筒的改进措施。 展开更多
关键词 冲击防护 耐撞性 数值模拟 山区桥梁 hjc本构
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基于LS-DYNA的煤岩体动态冲击力学特性数值模拟研究
17
作者 姜世超 《铁道建筑技术》 2024年第6期48-52,共5页
目前对煤岩的动态力学特性研究已成为热点,但大部分动态荷载试验均为瞬时完成,对于一些破坏损伤细节难以进行深入研究。因此本研究基于岩石Holmquist-Johnson-Cook模型,利用LS-DYNA软件,对煤岩试样在低速冲击荷载下的霍普金森压杆试验... 目前对煤岩的动态力学特性研究已成为热点,但大部分动态荷载试验均为瞬时完成,对于一些破坏损伤细节难以进行深入研究。因此本研究基于岩石Holmquist-Johnson-Cook模型,利用LS-DYNA软件,对煤岩试样在低速冲击荷载下的霍普金森压杆试验进行数值仿真分析,同时借助LS-PrePost后处理器重现整个试验过程,从而再现煤岩冲击破坏的损伤过程和破坏细节。研究表明:(1)基于HJC本构模拟的煤岩冲击荷载试验的应力-应变曲线与实测应力-应变曲线相吻合,其中模拟应力峰值为7.03MPa,与实测值相对误差为18.1%。(2)在3.693 m/s冲击荷载作用下,煤岩两端先发生破坏形成小碎块,后沿煤岩轴向发生拉伸破坏,形成轴向裂纹并贯穿煤岩试件,最后产生径向裂纹;在低速冲击状态下煤岩破坏形成大小不一的碎块且形状没有明显规律,大小块体约各占一半。(3)煤岩在冲击荷载作用下其能量消耗主要包括三个阶段,能量消耗速率先缓慢增加后急剧增加最后趋于平缓。 展开更多
关键词 煤岩 分离式霍普金森压杆 LS-DYNA hjc模型 冲击载荷
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高应变率下花岗岩动态力学性能试验及数值模拟研究 被引量：5
18
作者 赵文博 邓丽梅 +2 位作者 赵大凯 王潇 刘殿书 《爆破》 CSCD 北大核心 2022年第3期10-15,共6页
实际工程中,岩石往往是在冲击荷载作用下发生拉伸破坏,与其在静态荷载作用下展现的力学性质会有明显区别,因此有必要对岩石的动态拉伸力学性能展开研究。首先使用SHPB装置对花岗岩试件进行不同冲击速度下的巴西劈裂试验,研究了高应变率... 实际工程中,岩石往往是在冲击荷载作用下发生拉伸破坏,与其在静态荷载作用下展现的力学性质会有明显区别,因此有必要对岩石的动态拉伸力学性能展开研究。首先使用SHPB装置对花岗岩试件进行不同冲击速度下的巴西劈裂试验,研究了高应变率下花岗岩的动态抗拉强度、破坏模式及应力波形曲线。同时基于HJC损伤模型利用LS-DYNA软件对动态劈裂试验进行了数值模拟,并与相近冲击速度下的室内试验结果进行对比,验证了HJC模型对于动态劈裂试验的适用性。结果表明:随着冲击速度的增加,花岗岩动态抗拉强度逐渐增大并与应变率近似为线性相关,破坏裂纹由I型向Y型转变。波形曲线幅值均随应变率增大而增大,其中入、反射波形逐渐趋于矩形,透射波波形由“W”形向“V”形转变。数值模拟下曲线波形及幅值与试验结果近似,在较低和较高冲击速度下,动态抗拉强度差值小于10%。研究结果表明HJC模型对于花岗岩动态劈裂拉伸试验的模拟在较低和较高冲击速度下适用。研究结果可以为今后动态拉伸试验有限元分析的模型选择提供参考。 展开更多
关键词 岩石动力学 巴西劈裂 高应变率 数值模拟 hjc模型
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刚性弹体侵彻混凝土和花岗岩数值模拟研究
19
作者 刘兵 郭瑞奇 +1 位作者 康雨嫣 董杰 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第4期28-39,共12页
为了研究混凝土靶板和花岗岩靶板的抗侵彻能力,通过ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对刚性弹体侵彻Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型混凝土靶板和花岗岩靶板的过程进行数值模拟,通过数值模拟结果与试验结果及理论公式计算结果的对比,验证... 为了研究混凝土靶板和花岗岩靶板的抗侵彻能力,通过ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对刚性弹体侵彻Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型混凝土靶板和花岗岩靶板的过程进行数值模拟,通过数值模拟结果与试验结果及理论公式计算结果的对比,验证数值模拟结果的有效性.结果表明,在相同条件下,刚性弹体在花岗岩靶板中受到的阻力大于相应的混凝土靶板,而且在刚性弹体同样的初始侵彻速度下,弹体侵彻混凝土靶板后的残余速度明显高于弹体侵彻花岗岩靶板后的残余速度,混凝土靶板的侵彻深度也明显高于花岗岩靶板的侵彻深度.针对刚性弹体正侵彻两种靶板结果的分析表明,花岗岩靶板相比混凝土靶板在抗击弹体侵彻能力方面更显著,可为防护工程结构设计提供支撑和依据. 展开更多
关键词 刚性弹体 混凝土靶 花岗岩靶 hjc模型 残余速度 侵彻深度 防护工程
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煤岩组合体巴西劈裂动态力学特征数值分析 被引量：4
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作者 马泗洲 刘科伟 +2 位作者 郭腾飞 黄晓辉 周占星 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期126-138,共13页
为探究冲击荷载条件下煤岩组合工程体的动力学响应特征,通过室内试验测得单一煤、岩的基本力学参数,为煤、岩体HJC模型材料参数的选取提供依据。在材料模型有效性验证的基础上,采用LS-DYNA显式动力学软件研究了不同冲击荷载、冲击方向... 为探究冲击荷载条件下煤岩组合工程体的动力学响应特征,通过室内试验测得单一煤、岩的基本力学参数,为煤、岩体HJC模型材料参数的选取提供依据。在材料模型有效性验证的基础上,采用LS-DYNA显式动力学软件研究了不同冲击荷载、冲击方向及加载角度条件下煤岩组合体动态劈裂过程中的应力波传播规律、变形破坏过程及破坏特征。结果表明:(1)在不同冲击方向作用下,R-C与C-R组合体的应力波波形基本相同,但应力幅值略有差异,对比发现入射波幅值基本相等,但R-C组合体的反射波幅值偏大,透射波应力幅值偏小,随着冲击荷载的增大,差异性逐渐减小;(2)在不同冲击荷载作用下,煤岩组合体在劈裂过程中以煤体部分破坏为主,且组合体中煤体部分总是在交界面远处先产生宏观裂隙,而岩体部分则多在交界面近处先起裂破坏;(3)当冲击荷载较小时,C-R与R-C组合体的破坏形态基本相同,以拉伸、剪切破坏为主,随着冲击荷载的增大,组合体的破坏程度加剧,破坏形态的差异性也更明显;(4)提出了一种以单元损伤失效数量为评价指标的方法来定量分析组合体的破碎程度,从数据的变化规律发现,组合体在加载角度为45°时破坏最剧烈。 展开更多
关键词 煤岩组合体 动态劈裂 hjc模型 破坏特征 破坏过程
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