爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱残余承载力数值模拟

爆破工程高级工程师，长期从事爆破技术设计与科研工作，研究领域主要侧重于拆除爆破，聚焦钢筋混凝土材料爆破破碎和结构失稳倒塌过程的数值模拟，具有十余年的仿真计算经验，公开发表学术论文50余篇。

适合想学LS-DYNA做结构冲击破坏数值模拟分析的研究生或工程技术人员。

以钢筋混凝土立柱遭受爆炸冲击荷载作用为例，介绍使用LS-DYNA开展立柱遭受冲击荷载作用的数值模拟方法。课程附件包含详细的ANSYS APDL参数化建模文件和LS-DYNA计算K文件，课程的可再现效果好，适用于同类型项目的仿真计算。

可以帮助学员增强APDL参数化建模的能力，提升学员采用LS-DYNA软件开展钢筋混凝土构件受冲击荷载作用下的破坏数值模拟分析能力。

案例涉及两阶段爆炸过程分析，第一阶段为爆炸荷载冲击过程分析，采用ALE方法分析，然后再使用完全重启动功能过渡到第二阶段的力学分析。在第一阶段中，除了建立炸药和钢筋混凝土立柱模型外，还需要建立空气模型，用于传递爆炸的冲击波。此外，为了避免集中力直接施加在混凝土单元上，柱子的顶部和底部分别建立一个50mm厚的钢板用于施加约束和轴力。第二阶段为钢筋混凝土柱在遭受爆炸作用后残余承载力的分析，以第一阶段结束时的应力状态为起点，使用轴心受压的方法分析钢筋混凝土柱的残余承载力。

钢筋混凝土采用共节点法完全固结，其中，混凝土和钢板采用SOLID164实体单元，LAGRANGE算法；钢板采用全积分算法；炸药和空气采用SOLID164实体单元，ALE算法，钢筋采用BEAM161梁单元。ALE单元和LAGRANGE单元之间采用*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID关键字进行耦合。

案例涉及5种材料模型，其中，混凝土采用SOLID164单元和连续帽盖CSCM模型，参数IRATE设置为1，考虑应变率的影响；钢筋采用BEAM161单元和各项弹塑性材料模型，设置应变率参数SRC和SRP，考虑应变率的影响；钢板采用各向同性线弹性材料；空气采用NULL材料模型和LINEARPOLYNOMIAL状态方程；炸药采用采用HIGH_EXPLOSIVE_BURUN模型和JWL状态方程，并设置5ms时起爆。

立柱底部钢板施加全约束，顶部钢板施加水平约束，空气边界设置无反射边界条件。轴压和第二阶段力学分析所需的轴力都通过位移施加。第一阶段的计算时间为7ms，其中施加轴压时间为5ms，爆炸过程为2ms。第二阶段的轴压加载速率为0.019m/s，结束时间为200ms。为获取第二阶段的承载力曲线，需要定义*DATABASE_NODFOR和*DATABASE_NODAL_FORCE_GROUP关键字用于输出节点组的力。