[发明专利]基于等效单自由度的钢筋混凝土结构构件P-I曲线评估方法

摘要

本发明属于武器毁伤评估技术领域，具体涉及一种基于等效单自由度的钢筋混凝土结构构件P‑I曲线评估方法。提出的一种基于等效单自由度的钢筋混凝土结构构件P‑I曲线评估方法采用等效单自由度方法，对钢筋混凝土板在不同的爆炸载荷作用下产生的不同程度的损伤进行等效单自由度分析计算，并得到与所有爆炸载荷一一对应的损伤程度等级，从而确定不同损伤程度和破坏模式的钢筋混凝土构件P‑I曲线；本发明可以快速求解出P‑I曲线，且可以大大减少计算量，为快速建立P‑I曲线奠定基础。

主权项

1.一种基于等效单自由度的钢筋混凝土结构构件P‑I曲线评估方法，其特征在于；所述P‑I曲线评估方法采用等效单自由度方法，对钢筋混凝土板在不同的爆炸载荷作用下产生的不同程度的损伤进行等效单自由度分析计算，并得到与所有爆炸载荷一一对应的损伤程度等级，从而确定不同损伤程度和破坏模式的钢筋混凝土构件P‑I曲线；具体步骤如下：1）首先根据不同载荷形状对P‑I曲线的影响提出一个反映爆炸载荷形状的无量纲参数a，无量纲参数a的计算公式如下：其中，Pmax为峰值压力，t_d为爆炸载荷正压持续时间，I为爆炸载荷正冲量；对于矩形脉冲载荷，a=1，对于三角形载荷，a=0.5，对于e指数载荷γ=2.8时，a=0.24；1）为了得到不同爆炸载荷形状作用下的P‑I曲线提出一种修正的P‑I曲线拟合公式如下：其中，n是失效模式因子，k为爆炸载荷形状因子，P₀是对应于特定损伤度的压力渐近线的压力值，单位为KPa，I₀是对应于特定损伤度的冲量渐近线的冲量值，单位为KPa•ms；当失效模式为弯曲模式时，n等于0.6，当失效模式为剪切模式时，n等于0.5；k为无量纲参数a的函数，其表达式为：当爆炸载荷分别简化为e指数形γ=2.8、三角形和矩形爆炸载荷时，k取值分别为0.86、1、1.14；2）钢筋混凝土构件的失效类型包括弯曲失效和剪切失效；其中弯曲失效的损伤等级以支座转角θ的角度大小判定，当θ为2°、5°和12°是分别对应的损伤等级为轻度损伤、中度损伤和严重损伤；剪切失效的损伤等级以剪切应变γ的大小判定，当γ为0.5%、1%和1.5%使分别对应的损伤等级为轻度损伤、中度损伤和严重损伤；3）通过一系列的相互耦合的等效单自由度系统数值计算，获得不同破坏模式下钢筋混凝土构件分别在对应于冲量载荷和准静态载荷的两组爆炸载荷作用下的破坏程度，即，分别计算在某一特定毁伤程度时，在作用时间非常短，峰值非常高时所需要的冲量荷载所对应的冲量I₀，作用时间非常长，峰值非常小的准静态载荷压力P₀，即特定损伤程度下的P‑I曲线的压力渐近线和冲量渐近线所对应的值P₀和I₀；将公式（2）作为目标函数，将钢筋混凝土构件的六条临界P‑I曲线，即分别为三条弯曲P‑I曲线和三条剪切失效P‑I曲线，绘制出来就得到相应钢筋混凝土构件的P‑I图。