球状飞射物对屋面瓦片的损伤效应数值模拟研究

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• 英文论文题名：Numerical Simulation Research of Spherical Debris Impacting Roof Tile
• 论文作者：胡丰 ; 黄鹏
• 英文论文作者：Hu Feng ; Huang Peng ; State Key Lab of Disaster Reduction in Civil Engineering ; Tongji University
• 年：2016
• 作者机构：同济大学土木工程防灾国家重点实验室;
• 论文关键词：球状飞射物 ; 屋面瓦片 ; 损伤效应 ; 数值模拟
• 英文论文关键词：Sphere debris ; Roof tile ; Damage effect ; Numerical simulation
• 会议召开时间：2016-08-12
• 会议录名称：第十六届全国模态分析与试验学术会议论文集
• 语种：中文
• 分类号：TU746.1
• 学会代码：ZGZH
• 会议名称：第十六届全国模态分析与试验学术会议
• 会议地点：中国天津
• 主办单位：中国振动工程学会模态分析与试验专业委员会
• 学会名称：中国振动工程学会
• 页数：8
• 文件大小：848k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

本文选取典型的球状飞射物,考虑其对一种典型屋面粘土瓦片的冲击破坏作用。参考已有落球冲击试验,并基于ANSYS/LS-DYNA平台,建立了冲击碰撞的有限元计算模型,选取Johnson-Holmquist-Ceramic本构模型模拟粘土瓦片材料,采用显式动力学方法研究了落球冲击试验中瓦片应力、应变、变形的时变机理,引入单元失效准则模拟了碰撞过程中瓦片的破坏过程,计算结果与实验结果吻合良好。针对瓦片倾角、球块速度、球块质量进行了参数分析,研究结果表明:瓦片损伤程度与其倾角相关性不大,与球块速度及球块质量成正比。在此基础上建立飞射物损伤方程,并计算瓦片的破坏临界值。
In this paper,a typical spherical debris is selected to study its impact effect on a typical clay roof tile. Based on ANSYS/LS-DYNA,an impact model is established,in which the Johnson-Holmquist-Ceramic constitutive model is chosen to simulate clay roof tile,and explicit dynamic algorithm is used to study the time history of the tile stress,strain and deformation during the drop-ball experiment,and the element strain failure criteria is introduced in this simulation. The numerical simulation results coincide well with the experiment results. The impact effect influences of tile inclination angle,sphere velocity and sphere mass are analyzed. The results show that the tile damage effect has no relationship with the inclination angle while it is basically proportional to the sphere velocity and sphere mass. On this basis,a damage function is established to calculate the damage threshold of the tile.

引文

[1]宋芳芳,欧进萍.台风致碎片运动及其对围护结构冲击破坏分析[J].工程力学,2010(7):212-220.
    [2]葛耀君,赵林,项海帆.结构风工程中的台风数值模拟研究进展.三亚:第十一届全国结构风工程学术会议论文集,2003,48-54.
    [3]宋芳芳.几类风灾易损建筑台风损伤估计与预测[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2010.
    [4]Shdid C A,Mirmiran A,Wang T L,et al.Uplift Capacity and Impact Resistance of Roof Tiles[J].Practice Periodical on Structural Design and Construction,2010,16(3):121-129.
    [5]张治权.夹层玻璃落球冲击剥离性能研究[D].浙江大学,2013.
    [6]郭文凤,焦志刚,陈星宇.基于ANSYS/LS-DYNA的高楼灭火弹侵彻玻璃数值仿真[J].中北大学学报:自然科学版,2015,36(3):295-299.
    [7]熊益波,陈剑杰,胡永乐,等.混凝土Johnson-Holmquist本构模型关键参数研究[J].工程力学,2012,29(1):121-127.
    [8]赵振东,钟江荣,余世舟.钢混结构物受外来飞射体撞击的破坏效应研究[J].地震工程与工程振动,2003,23(5):88-94.
    [9]Wills J A B,Lee B E,Wyatt T A.A model of wind-borne debris damage[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2002,90(4):555-565.