基于ansys_ls-dyna的钢板混凝土墙冲击实验有限元分析

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1、基于ANSYS/LS-DYNA的钢板混凝土墙冲击实验有限元分析1,221朱秀云,潘蓉,林皋(1大连理工大学海岸与近海国家重点实验室抗震分室，辽宁大连116024；2环境保护部核与辐射安全中心厂址与土建部北京100082)摘要：由于钢板混凝土墙背部钢板能够有效地约束混凝土在撞击方向上的运动以及限制混凝土碎片的飞溅，为了抵御大型商用飞机撞击，核电站核岛厂房外墙通常设计为钢板混凝土结构(SC)。本文运用经典的显示非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA仿真分析了1/7.5缩尺飞机模型撞击钢板混凝土墙的冲击实验。选用两种不同的混凝土材料本构模型(Winfrith模型、CSCM模型)模拟混凝土的非

2、线性破坏过程，将钢板混凝土墙的破坏模式以及飞机模型的残余速度等与实验结果进行了对比，结果表明，仿真结果与实验吻合较好，而且Winfrith材料模型能够更好的模拟混凝土的大应变、高应变率的非线性性能，从而验证了钢板混凝土墙和飞机材料模型参数的选取以及整个分析方法的适用性和有效性，为下一步大型商用飞机撞击钢板混凝土结构核电站厂房的仿真分析提供了一套可行、可信的方法。关键词：有限元分析；钢板混凝土墙；冲击实验；ANSYS/LS-DYNAFEMANALYSISOFIMPACTTESTSWITHSTEELPLATEDCONCRETEWALLSBASEDONANSYS/LS-DYNA1,221ZHUXi

3、u-yun,PANRong,LINGao(1LaboratoryofEarthquake,StateKeyLaboratoryofCoastalandOffshoreEngineering,DalianUniversityofTechnology,Liaoning116024;2Plantsiteandcivilengineeringdepartment,NuclearandRadiationSafetyCenter,MinistryofEnvironmentalProtection,Beijing,100082)Abstract:Duetotherear-facesteelplateoft

4、hesteelplateconcretewallisveryeffectiveinpreventingtheperforationandscabbingofconcrete，inordertoresisttheimpactofcommercialaircraftcrash,Steelplateconcrete(SC)structuresareusuallyusedinthedesignofexternalwallsinnuclearislandbuildings.Inthispaper,theFEMcodeANSYS/LS-DYNAwasusedtosimulatetheeventsof1/

5、7.5scaledaircraftmodelimpactingthesteelplatedconcretewalls.TwomaterialmodelsinLS-DYNA(WinfrithmodelandCSCMmodel)wereusedtosimulatetheconcrete.Thedamageprofileofwallsandresidualvelocityofaircraftcomparisonsbetweenthesimulationsandtestsarepresentedinthispaper.Theresultsindicatethatthedamagemodesfromt

6、heimpactsimulationsareverygoodagreementwiththeexperimentalresult.Furthermore,WinfrithconcretemodelcanbettersimulatetheconcretenonlinearperformanceofbigstrainandhighstrainratethanCSCMconcretemodel.Itisverifiedthatnotonlytheselectionofthematerialparametersneededforthesteelplatedconcretewallandaircraf

7、tmodelbutalsotheentireanalysismethodwasappropriateandeffective.Thispaperprovidedtheeffectivemethodologyforsimulationoftheresponseofthesteelplatedconcretestructureofnuclearpowerplant(NPP)duetocommercialaircr