[發(fā)明專利]基于等效單自由度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件P-I曲線評(píng)估方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910188701.5
• 申請(qǐng)日: 2019-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN109933904A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪維;劉瑞朝;吳飚;王曉峰;高偉亮;徐翔云;汪劍輝;孔德鋒;劉光昆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍軍事科學(xué)院國(guó)防工程研究院;寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 洛陽(yáng)明律專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41118
• 代理人: 李娟

本發(fā)明屬于武器毀傷評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于等效單自由度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件P?I曲線評(píng)估方法。提出的一種基于等效單自由度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件P?I曲線評(píng)估方法采用等效單自由度方法，對(duì)鋼筋混凝土板在不同的爆炸載荷作用下產(chǎn)生的不同程度的損傷進(jìn)行等效單自由度分析計(jì)算，并得到與所有爆炸載荷一一對(duì)應(yīng)的損傷程度等級(jí)，從而確定不同損傷程度和破壞模式的鋼筋混凝土構(gòu)件P?I曲線；本發(fā)明可以快速求解出P?I曲線，且可以大大減少計(jì)算量，為快速建立P?I曲線奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于武器毀傷評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于等效單自由度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件P-I曲線評(píng)估方法。

背景技術(shù)

爆炸載荷作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損傷程度評(píng)估極其復(fù)雜，目前，結(jié)構(gòu)毀傷評(píng)估方面能夠?qū)嶋H應(yīng)用的成果仍較少；P-I（壓力-沖量）曲線法是目前描述結(jié)構(gòu)抗爆特性最科學(xué)有效的方法，也是采用最廣的爆炸破壞評(píng)定的方法。

P-I曲線是某一特定構(gòu)件在爆炸載荷作用下一系列等損傷線，對(duì)應(yīng)每一特定損傷程度有一條P-I曲線。一旦結(jié)構(gòu)的最大位移或破壞損傷等級(jí)確定，則導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的壓力沖量組合的P-I曲線就能確定。

圖1給出了典型的P-I曲線示意圖，對(duì)應(yīng)于每一條P-I曲線，有兩條漸近線，即超壓漸近線和沖量漸近線，分別定義超壓和沖量?jī)蓚€(gè)參數(shù)的臨界值；當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在準(zhǔn)靜態(tài)載荷作用下，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)只與爆炸載荷的峰值壓力有關(guān)，與爆炸載荷的沖量無關(guān)，在P-I曲線圖中形成一條水平臨界線使得結(jié)構(gòu)發(fā)生特定破壞程度所需的最小峰值壓力，即壓力漸近線。同理，當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在沖量載荷作用下，結(jié)構(gòu)的破壞程度只與爆炸載荷的沖量有關(guān)，與峰值壓力無關(guān)，在P-I曲線圖中形成一條豎直臨界線使得結(jié)構(gòu)發(fā)生特定破壞程度所需的最小沖量，即沖量漸近線；當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)件在動(dòng)力載荷作用下，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)與爆炸載荷的沖量和峰值壓力均相關(guān)，如圖 1兩條虛線之間的區(qū)域所示。

P-I曲線圖被P-I曲線分成兩部分，當(dāng)爆炸載荷位于P-I曲線的右上方時(shí)，其對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成的損傷程度將高于該P(yáng)-I曲線所對(duì)應(yīng)的破壞程度。反之，當(dāng)爆炸載荷位于P-I曲線的左下方時(shí)，其對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成的損傷程度要低于該P(yáng)-I曲線所對(duì)應(yīng)的破壞程度。一般來說，P-I曲線圖中會(huì)包含一系列的P-I曲線，每一條P-I曲線對(duì)應(yīng)特定的損傷程度臨界線，這些P-I曲線將整個(gè)P-I圖劃分為幾個(gè)局域，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)不同的毀傷等級(jí)，如重度毀傷，中度毀傷和輕度毀傷等等;當(dāng)某一特定的載荷投影到P-I曲線圖中，由其在P-I曲線圖中的位置就可以判斷該構(gòu)件在這種爆炸載荷作用下的毀傷等。

雖然確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件 P-I 曲線的解析方法具有簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，然而這些理論推導(dǎo)的 P-I模型是基于理想彈性或彈塑性材料模型，這些模型并沒有考慮混凝土約束、斜剪以及軸向壓力的影響，這種方法的應(yīng)用受到很大的限制，并不能運(yùn)用于工程實(shí)際中爆炸載荷作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷程度評(píng)估；采用試驗(yàn)方法確定 P-I 曲線需要大量的數(shù)據(jù)，這樣做不經(jīng)濟(jì)并且也是不現(xiàn)實(shí)的，而且由于得到的數(shù)據(jù)具有不確定性，使結(jié)構(gòu)損傷破壞的分析與實(shí)際脫離；數(shù)值計(jì)算法具有高效、經(jīng)濟(jì)和可重復(fù)的特點(diǎn)，但計(jì)算的準(zhǔn)確性受到材料模型本構(gòu)、計(jì)算方法的局限，同時(shí)計(jì)算時(shí)需要大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因而需要較多的計(jì)算資源和復(fù)雜計(jì)算；上述分析表明目前所有確定 P-I 曲線的方法都有一定的局限性，因而迫切需要新的方法來克服上述方法的缺點(diǎn)。

為了繪制鋼筋混凝土構(gòu)件的P-I曲線圖，常用的做法是對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件在爆炸載荷作用下的不同等級(jí)的損傷分別進(jìn)行一系列計(jì)算，然后連接這些等損傷等級(jí)的壓力沖量點(diǎn)（或?qū)@些數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合）即可得到該鋼筋混凝土構(gòu)件等損傷度的P-I曲線，如圖2和圖3所示；這樣做不但需要進(jìn)行大量的計(jì)算，而且會(huì)產(chǎn)生很多不必要的數(shù)值點(diǎn)，這種做法不利于P-I曲線的快速建立。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提出一種基于等效單自由度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件P-I曲線評(píng)估方法。

本發(fā)明為完成上述目的采用如下技術(shù)方案：