高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框...高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框架结构建筑群的冲击过程、建筑结构破坏机理、冲击力时程与框架柱关键点应力和弯矩等动力机制研究。研究结果表明:SPH-DEM-FEM耦合数值方法能够有效地模拟碎石土滑坡中土(SPH)石(DEM)混合物的抛射弹跳、爬高绕流冲击运动过程。考虑了常规建筑垂直、平行于滑坡流向的三排建筑组合布局,位于滑坡近端的纵向排列建筑表现为连续性倾倒破坏,横向排列的建筑则呈现整体倾倒破坏;因前排建筑群对滑坡冲击能量的耗散及滑坡自身摩擦耗能,位于滑坡后端建筑表现为引流面墙体和前排柱发生局部破坏,结构保持稳定,损毁程度依次为上游无建筑缓冲耗能的建筑>有横向排列的建筑>有纵向排列的建筑;纵向、横向排列的建筑冲击力衰减幅度分别31%、21%。横向框架建筑整体倾倒的损毁机制表现为框架柱的直接剪断或节点塑形铰链失效;纵向框架建筑连续性倾倒的损毁机制表现为前排框架柱的失效引起后排框架柱轴向压力和极限弯矩增加,持续冲击荷载超过其极限弯矩致使后排框架柱发生弯曲破坏,最终结构倾倒。系统能量在动能、内能和摩擦耗能间转化,其中摩擦耗能占65.5%,结构耗能占23.6%,动能快速下降与内能急剧增加是建筑破坏的关键特征。展开更多
为研究鸟撞飞机典型结构过程中鸟体姿态对鸟撞损伤的影响规律,以某型水陆两栖飞机-机翼前缘这一典型结构为研究对象,通过光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)耦合有限元法(Finite Element Method,FEM)建立鸟撞数...为研究鸟撞飞机典型结构过程中鸟体姿态对鸟撞损伤的影响规律,以某型水陆两栖飞机-机翼前缘这一典型结构为研究对象,通过光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)耦合有限元法(Finite Element Method,FEM)建立鸟撞数值模型,并通过鸟撞试验验证计算模型的准确性。最后,以试验修正后的机翼前缘数值模型为依托,研究分析鸟体俯仰和偏航12种撞击姿态下机翼前缘的损伤变形情况和冲击响应规律。结果表明,仿真分析和试验结果通过一致性验证;蒙皮凹坑和凹陷范围随鸟体姿态角增大而增大,鸟体剩余能量随之降低;俯仰角增大,前缘结构吸收的能量更多,蒙皮高应力区增大,结构更易破坏。因此对于鸟撞威胁影响更大的重要飞机结构的抗鸟撞安全评估应计入鸟体姿态的影响。研究结果可在飞机抗鸟撞设计与适航评估方面提供重要参考。展开更多
文摘高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框架结构建筑群的冲击过程、建筑结构破坏机理、冲击力时程与框架柱关键点应力和弯矩等动力机制研究。研究结果表明:SPH-DEM-FEM耦合数值方法能够有效地模拟碎石土滑坡中土(SPH)石(DEM)混合物的抛射弹跳、爬高绕流冲击运动过程。考虑了常规建筑垂直、平行于滑坡流向的三排建筑组合布局,位于滑坡近端的纵向排列建筑表现为连续性倾倒破坏,横向排列的建筑则呈现整体倾倒破坏;因前排建筑群对滑坡冲击能量的耗散及滑坡自身摩擦耗能,位于滑坡后端建筑表现为引流面墙体和前排柱发生局部破坏,结构保持稳定,损毁程度依次为上游无建筑缓冲耗能的建筑>有横向排列的建筑>有纵向排列的建筑;纵向、横向排列的建筑冲击力衰减幅度分别31%、21%。横向框架建筑整体倾倒的损毁机制表现为框架柱的直接剪断或节点塑形铰链失效;纵向框架建筑连续性倾倒的损毁机制表现为前排框架柱的失效引起后排框架柱轴向压力和极限弯矩增加,持续冲击荷载超过其极限弯矩致使后排框架柱发生弯曲破坏,最终结构倾倒。系统能量在动能、内能和摩擦耗能间转化,其中摩擦耗能占65.5%,结构耗能占23.6%,动能快速下降与内能急剧增加是建筑破坏的关键特征。
文摘为研究鸟撞飞机典型结构过程中鸟体姿态对鸟撞损伤的影响规律,以某型水陆两栖飞机-机翼前缘这一典型结构为研究对象,通过光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)耦合有限元法(Finite Element Method,FEM)建立鸟撞数值模型,并通过鸟撞试验验证计算模型的准确性。最后,以试验修正后的机翼前缘数值模型为依托,研究分析鸟体俯仰和偏航12种撞击姿态下机翼前缘的损伤变形情况和冲击响应规律。结果表明,仿真分析和试验结果通过一致性验证;蒙皮凹坑和凹陷范围随鸟体姿态角增大而增大,鸟体剩余能量随之降低;俯仰角增大,前缘结构吸收的能量更多,蒙皮高应力区增大,结构更易破坏。因此对于鸟撞威胁影响更大的重要飞机结构的抗鸟撞安全评估应计入鸟体姿态的影响。研究结果可在飞机抗鸟撞设计与适航评估方面提供重要参考。
