基于ABAQUS的冲击荷载下钢框架的动力响应分析

Ｌ为 × ×
通 过 改 变 冲 击 块 密 度 来 调 整 冲击
块质 ｝ 钢框架模 如图 １。
：巾
５ｏｏ ．１
图 １ 钢 框 架 模 型 （单 位 ：Ｉ１１１］［１） 令义 的分析参 数 冲击 速度 、冲击块 质 以及冲击 他 髓 冲 速 度分 为４种情况 ：５ｍ／ｓ、１Ｏｎｄｓ、１５ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓ 冲ｍ 质 分 为 ３种情 况 ：ｌｌ、３ｔ、６ｔ．．冲击 位置 分为 ４种情况 ：１ｍ、 １．５ｎ１、２ｍ、２．５ｍ ＝．文 中 的 １Ｌ１Ｔ５Ｖ表 示 ：质 量 为 １ｔ的 冲 击块 以
ＰｅｔｒｏｓｋｌＩ 研究 Ｊ’梁跨 中住受到横 冲 ．打荷载时 的翅性 响应并
由此 建 立 了刚 性 理 想 弹 模 型 －和 Ｊｏｎｅｓｔ １通 过 试 验 研
来自百度文库
究 ｒ钢 和锅 合金 梁受到 横向 冲击衍载作用 下的破 坏和变 形
特征 ，之后使用 ＡＢＡＱＵＳ 限元软什 埘约束 的低碳钢 梁受横
用 过 程 巾 ，不 仪 要 承 受 没 计 规 范 【ｆｌ规 定 的倚 载 ，还 有 可 能 要
承受偶然荷栽 ，ｔ：ｔ￣ｔｉ：爆炸或侧 向撞 ｉ 等 。因此 ，研 究钢结构
在 冲击 荷载 下特别是侧 向 冲击 倚裁下 的动力 响应 情况 Ｊ亡为
重 要 。
国 内 外 家 学 者 已 做 Ｊ，一 研 究 。 在 国 外 ，Ｋｕｍａｉ·和
取值为 一４３．４０８，４４．６０８，一０．０１６，０．０１４５，６＿６１９；Ｏｒ＝ｏ ｒｄ￣ 是应 力三轴度 ， 是平 均应 力。 １．３ 网 格 划 分
关键词 铜框 架；冲击荷 裁；动力响应 ；显式动力 分析 ；有限元模 型
０引言
近 年 来 ，随 着 我 经 济 的 不 断 发腱 ，我 国 的钢 产 节 不 断
提高 ，山于钢材强 度高 、自曩轻 、整 体刚性好 、变形能 力强的
优 异 特 性 ，被广 泛运 ＪＩＪＹ－￣Ｉ建筑 纳 构 【ｆ１、 然而 ，钢 结 构 在 实 际 使
敏 感参数 ，本文取 ｌ７９５；ｍ为温度软化参数 ，文中取 ０．７５７ １．２．２ Ｊｏｈｎｓｏｌｌ—Ｃｏｏｋ断 裂 准 则 及 参 数 选 取
ｊｏｈｎｓｏｎ一（：ｔＩ（）ｋ断裂 准则 中有 效断 裂应 变 表达式 如 ：
第 ３期（总第 ２０３期 ）
勰
试验研究●
＝ （Ｄ ＋Ｏ２ｅｘｐ（ ｏｒ））×（ｊ＋ ｌｎｅ ）（ｊ ） （２） 式 中 ：Ｄ，～Ｄ 是材料参 数 ，按照文献【６】的方法选取 ，本 文依次
向 冲击荷载作用 的试验进 行 ｒ数值模拟 。 日前 ，吲 内关 于钢
框架在冲击荷载下的动态响 规律研究还 比较 少。李海 旺
等 利 用 有 限 元 软 件 一 模 拟 ＿＿ｒ爆 炸 荷 载 下 平 面钢 框 架
和空间钢框架的动态响应。霍 静思 等Ｉ 咐 ４根热轧 Ｈ型钢梁
进 行 了 落 锤 撞 击 试 验 ． 并 记录 Ｊ 钢 梁 受 到 冲 击 时 的跨 中 变
（１）
式 中 ：Ａ、Ｂ、Ｃ、，ｌ和 ｎ 为模 型 参 数 ；ｏｒ ．为 等 效 应 力 ；ｓ为 等 效
应变 ；ｓ 为尢＂－ ｉ Ｌ纲化等效塑性应 变率 ，ｓ ＝ ／ｓ ． 为参 芎心
变 率 ；Ｔ为无 化温 度 ，Ｔ＝（ ）（ —Ｔ），其 『ｆ】 ， 分 ｒ 别 为 参 芎 温 度 卞¨材 料 的熔 点 ， 为 当 前温 度 ；式 （１） 边 项 代表等效 性应 变，应变率和温度对流动应力的影 响㈣。Ａ取 向拉伸试 验槲服时 的工程 应力 ，本文取 ２４４．８，Ｂ，， 通过拟 合等效心力应变 数据 扶得 ，文 中取为 ８９９．７，０．９４；Ｃ为应 变牢
５１ｎ／ｓ的速度冲击距札脚 ｌｍ处的位置。其余以此类推 １．２本 构 关 系 与 断 裂准 则
１．２．１ Ｊｏｈｎｓｏｎ—Ｃｏｏｋ本构 模 型 及 参 数 选 取 钢 材 材 料模 型 为 Ｊｏｈｎｓｏｎ—Ｃｏｏｋ模 型 ，其 本 构 关 系 为 ：
¨
＋ ｜
＝ （？４＋Ｂｅ ）（１＋Ｃｌｎｅ ）（Ｉ－Ｔ ）
影 响 。
１模 型 与参 数选 取
１．１几何 模 型
模 型 为 一 榀 钢 框 架 ，梁 的 上 下 翼 缘 与 柱 全 焊 接 ，其 中 梁
柱 截面 均 分别 为工 字 形 截 面 × × × （ ）币¨
× × × ），梁 跨 为 ７． ，柱 高 为 ，柱 顶端
采用 自由约束 ，柱脚端采用 定约束 冲击块 的尺 寸 Ｈ× ×
形 ，得 出钢梁在冲击荷载作Ｊ｛ｊ下怂链线 效应的形成机理 和影
响 规 律 。
本 文通 过 有 限 元软 件
ｈ 示 动 力 分 析 模 块 ，对 一
榀 钢 框 架 在 横 向 冲 击简 载 下 的 动 力响 应 情 况 进 行 ｒ数 值 模
拟 ，研 究 冲 击 质 、冲 。打速 度 、冲．｝ ｆ 对 钢 框 架 动 态 响 应 的
一试 验 研 究
建．前
２（）１８年
基 于 ＡＢＡＱＵＳ的 冲 击 荷 载 下 钢 框 架 的 动 力 响 应 分 析
陈 启 彬 ，黄 倩 ，邓 锦 涛 ，吴 炯 。黄 黎 明 （．福 建 工 程 学 院 土 木 工 程 学院 ，福 建 福 州 ３５Ｏｌ１８）
摘 要 ；中击作 用 下钢 框 架 的动 力响 应是 一 个 复 杂 的 非 线性 过 程 。运 用 ＡＢＡｑＵＳ显 式 动 力 分 析 模 块 建 立 了钢 框 架 的 有 限 元 模 型 ，采 用 参 数 化 分析 方 法研 究 冲 击 块 的 冲 击速 度 、冲 击 位 置 及 冲 击 质 量 对 钢 框 架 柱 在 撞 击 下 动 力 响 应 的 影响 结果表明 ，采 用数值模拟 方法对钢框 架柱在撞 击作 用下的研 究结 果符合能量 守恒定律 ，结果具有可靠性 、柱子 的 位移 响应 随着撞 击质量 的增 大而增 大；柱子的位移响应 随着撞 击速度 的增大而增 大；柱子 的位 移响应随着撞 击位置的 上升 而增 大