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1、第2卷第6期地下空间与工程学报Vol.22006年12月ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineeringDec.2006文章编号:167320836(2006)06209672043钢包砼拱形防护门有限元模态分析战颂,徐永君,张均锋(中国科学院力学研究所,北京100080)摘要:防护门是阵地工程中的薄弱环节,研究其在冲击载荷作用下的动态响应具有重要意义。作者利用ANSYS有限元分析软件,建立钢包混凝土拱形防护门的仿真模型。通过对模型进行模态分析,给出防护门的前10阶固有频率及相应的振
2、型,对防护门的自振特性有了较为精确的认识,从而为进一步分析防护门的动力响应打下基础。关键词:ANSYS;混凝土;模态分析;固有频率中图分类号:U453,TB115文献标识码:ATheModalAnalysisofCertainReinforceConcreteProtectiveDoorUsingFiniteElementMethodZHANSong,XUYong2jun,ZHANGJun2feng(InstituteofMechanics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080,Chin
3、a)Abstract:Inthispaper,theglobalfiniteelementmodelofcertainreinforcedconcreteprotectivedoorisestab2lishedbyusingANSYSprogram.Thefirsttennaturalfrequenciesandthecorrespondingvibrationmodelsofthepro2tectivedoorareobtainedfrommodalanalysis,whichprovideascientificbasisf
4、orthefurtherdynamiccharacteristica2nalysisoftheprotectivedoor.Keywords:ANSYS;concrete;modalanalysis;naturalfrequency冲击波和破片对防护门的破坏作用。但试验研究1引言早已不能满足工程实际的需要,与计算机仿真模拟由于现代战争的需要,对地下防护工程结构抗相结合已是必然要求。采用有限元数值模拟爆炸力的要求日益提高,其中防护门合理的结构设计和载荷作用下的结构响应方面的研究,国内已有不少其在冲击载荷作用下的动态响应分析尤为重
5、要。成果。文献[3,4]应用有限元方法分析了爆炸载国外对防护门的研究资料是很难获得的,国内研究荷作用下地下结构与土介质相互作用问题,文献人员对防护门的研究取得了一些有价值的试验数[5,6]利用ANSYS有限元软件证明钢筋混凝土组据和成果。合结构是理想的抗爆炸防护结构。本文所研究的1984年,第二炮兵工程设计研究所曾与清华拱形防护门就是一种钢与混凝土的组合结构,其门大学共同开展钢包混凝土拱形防护门门扇结构强扇是由钢板、钢销焊接并在其中打筑高强度混凝土度的具体试验研究工作。文献[1]详细记述了防制成的。钢销均匀分布在内外拱形钢板之
6、间,能够护门的试验方案,试验过程及各种结果,并给出了保证内外拱板共同工作,提高结构整体强度。设计上的合理化建议。文献[2]通过原型坑道内本文利用ANSYS有限元软件,建立钢包混凝爆炸试验,研究了装药在防护门附近爆炸时形成的土拱形防护门的仿真模型,对其非线性性能进行数3收稿日期:2006208220(修改稿)作者简介:战颂(19822),女,吉林舒兰人,硕士研究生,主要从事钢包混凝土理论与数值计算研究工作。E2mail:szhan@imech.ac.cn968地下空间与工程学报第2卷值模拟,通过模态分析,计算出防护门的前10阶固
7、有频率,并观察其振型,对防护门的自振特性有了较为精确的认识,从而为进一步研究防护门的动力响应打下基础。2计算模型为了清楚地反映门扇内各部分的应力、应变及混凝土开裂情况,本文采用3维实体模型,力求模[7-9]型与实际情况的一致性。门扇钢板用solid45图2门扇细部图单元,混凝土用solid65单元,该单元是ANSYS为Fig.2Detailofthedoor混凝土材料专门定义的一种单元,它不但可以模拟超压到达时间;t0=1400ms,为正向持续时间;t为混凝土材料特有的开裂压碎等力学现象,而且预先爆炸开始时计算的时间。定义好了
8、混凝土的破坏准则,使用起来比较方便。系数分别为a=0.039,b=0.18,c=0.781,α将钢销看成混凝土中的钢筋,用link8单元来模拟。=3.8,β=27,γ=330,对应曲线如图3。建模假设:防护门上焊点与焊缝等处连接牢固,建模时按连接处理对分析计算结果没有影响。建
