落石冲击混凝土棚洞力学特性研究

作     者：陈泰江 章广成 向欣 CHEN Tai-jiang;ZHANG Guang-cheng;XIANG Xin

作者机构：中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中国长江三峡集团有限公司北京100038 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.41877263) 国家重点研发计划项目(No.2018YFC1505306) 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2022年第43卷第1期

页      码：277-285,298页

摘      要：落石冲击棚洞结构作用过程复杂,缺乏统一的落石冲击力表达式。首先,将落石简化为刚性球体,基于Hertz接触理论,推导得到落石冲击力半正弦算法的理论表达式,考虑落石冲击下棚洞的非弹性特征,根据落石与材料碰撞过程中落石加速度曲线特征,采用函数拟合法推导得到落石法向冲击下其冲击力的理论计算方法;然后,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立落石冲击棚洞数值计算模型,研究不同冲击速度下落石冲击棚洞动力特征;最后,与现存常见的多种方法进行对比,得出以下结论:Hertz半正弦法得到的落石冲击力远大于函数拟合法和数值法,而函数拟合法和数值法得到的落石冲击力时程曲线相接近,表明函数拟合法更能反映落石与棚洞接触碰撞动力关系;对比其他计算方法可以得到,Hertz算法适用于分析无能量损失下的弹性碰撞问题,而Logistic算法适用于材料大塑性变形的情况,弹塑性接触理论结果和动力有限元结果存在差异,而采用函数拟合推导的计算方法得到的落石最大冲击力和落石冲击作用时间与动力有限元法更接近,更能反映落石冲击棚洞动力响应特征,推导的落石冲击力计算方法可为工程实践中棚洞防护设计提供理论参考。

主 题 词：落石 接触理论 冲击力 冲击时间 ANSYS/LS-DYNA 

学科分类：081406[081406] 081803[081803] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.16285/j.rsm.2021.0890

馆 藏 号：203106979...