建模和模拟在工程

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建模和模拟在工程/2013年/文章

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体积 2013年 |文章的ID 964910年 | https://doi.org/10.1155/2013/964910

克劳迪奥·Amadio, Chiara Bedon, 多个耗散设备Blast-Resisting摘要玻璃外墙”,建模和模拟在工程, 卷。2013年, 文章的ID964910年, 13 页面, 2013年 https://doi.org/10.1155/2013/964910

多个耗散设备Blast-Resisting摘要玻璃外墙

学术编辑器:Laurent Mevel
收到了 2013年5月27日
接受 2013年9月16日
发表 2013年11月03

文摘

分析了结构响应的高层空中爆炸加载摘要facade。自玻璃面板和电缆目前的一个典型的脆性行为和受拉伸应力升高一个高级爆炸发生时,多个耗散设备传统的玻璃系统中引入的同时减轻的最大影响设计冲击波。执行动态分析使用一个复杂的有限元模型能够准确描述外观装备由耗散的反应设备。基于数值结果之前的贡献,介绍了粘弹性蜘蛛连接器(VESCs)点的玻璃面板和预张之间的连接电缆,以取代“刚性”的蜘蛛连接器在实践中常用的。同时,刚塑性摩擦设备(rpd)安装在顶部的轴承电缆减轻而且支撑系统。因此,由于使用VESCs和巧rpd校准相结合,最大拉应力的玻璃面板和电缆出现强烈降低。此外,该设备不麻烦这样透明的美学结构系统。最后,简单的设计规则提出了预测的反应摘要外墙受到高层动态加载和初步估计VESCs和rpd的力学参数。

1。介绍

空中爆炸载荷的影响玻璃外墙的动态行为构成极大的兴趣的话题和现状。因为这个原因,许多作者最近关注的典型行为简支玻璃板块受到爆炸,提供有趣的分析公式(1- - - - - -4]。在[5,6),魏和咒提出能源衰竭标准层压玻璃窗格受爆炸载荷,有用的预测玻璃的破损和可能的玻璃碎片的大小。落叶松et al。7),以及Hooper et al。8),数值模拟夹层玻璃面板的行为由金属框架和加载爆炸波。在有限元(FE)模型,考虑可能的开裂的玻璃。Weggel和萨帕塔9)和Weggel et al。10)的动态行为调查近传统层压玻璃幕墙分割螺旋花键竖框接受低级爆炸加载。单元幕墙受到高层爆炸加载最近也在学习11],耗散系统由粘弹性的结构影响设备中引入传统的刚性钢支架进行了调查。一个先进的参数研究最近爆炸载荷下叠层玻璃窗口元素上执行(12]。

Teich et al。13]关注粗纱网外观的结构响应进行鼓风载荷,强调负面的影响相类似玻璃的全球反应系统的压力。Wellershoff et al。14,15)关注玻璃的发展clamp-cable连接器和电缆终端连接器能够碰撞吸收器和工作在爆炸增强塑化摘要外墙。

强调了也在16,17),摘要外墙受到爆炸现在典型的行为强烈有别于传统幕墙的动态响应和房子。,玻璃面板代表损失的主要来源,因为他们主要是吸收的能量由于爆炸冲击波。同时,玻璃面板高架部队转移到其他组件的外观(连接器,电缆)和结构备份。

基于数值结果的贡献(16,17),本文调查摘要外观受到高层的行为趋势爆炸加载(水平D-GSA [18)通过数值模拟和分析预测。改善全球动态响应的检查外观,多个耗散设备介绍了传统玻璃系统。首先,介绍了粘弹性蜘蛛连接器(VESCs)点之间的连接电缆和夹层玻璃面板。同时,刚塑性摩擦设备(rpd)同时安装在顶部的支持电缆进一步减轻。以这种方式,由于VESCs,空气爆炸压力作用在外观上没有完全转变成弹性能量存储的谐波钢电缆,但VESCs部分吸收和消散;因此,最大拉应力在玻璃窗格和电缆强烈减少。减少额外的电缆可以提供的最大力量,rpd允许消散的一部分入射能量由于两个金属表面的滑动接触。最后,简单分析了配方构成类似摘要系统的初步设计方法。

2。摘要基于玻璃外墙

研究立面由1.55米×3.00米,10/4.52/10 mm夹层玻璃面板,通过装配两个完全钢化玻璃表和一个中间PVB-film [16,17]。假设正面 米和足够大来研究单一的模块化单元(1.55米×9.00米 ,图1)。高碳含量谐波钢电缆(直径 毫米,轴向刚度 kN / m)进行最初的借口 kN支持覆盖板墙。

每个夹层玻璃面板六点固定,通过四孔(角)和两眼蜘蛛连接器(跨中垂直的边缘;图1)。典型的蜘蛛(图2)由一个不锈钢杆(或两眼)横梁与玻璃面板通过金属紧固件(例如,rotules)。不锈钢支撑杆连接横梁预张电缆。结果,蜘蛛构成“刚性”连接器覆盖板墙。

通常,作为研究的例子,介绍了四孔蜘蛛连接器的玻璃面板,这四个面板可能时下受限(图1)。同样,两眼蜘蛛连接器介绍了玻璃表中跨的边缘,为了提供中间支持相邻板(图1)。在任何情况下,蜘蛛的类型学连接器提供相同的pointconstraint玻璃表,图的图示2

当受到高层空中爆炸载荷,类似的正面经历大挠度和受拉伸应力升高在玻璃面板以及轴承预张电缆(16,17]。虽然爆炸代表一个特殊加载条件的建筑,可能崩溃的幕墙应该避免。在这种背景下,提出了在下面几节中,巧设计耗散装置可成功引入的点之间的连接玻璃面板和电缆,以及点之间的连接电缆和结构备份。以这种方式,全球动态响应的立面由于高层爆炸压力可以改善和开裂的玻璃窗格和明显的好处可以避免整个包层墙的稳定性。

2.1。粘弹性耗散蜘蛛连接器(VESCs)

的主要特点和主要的有效性提出了粘弹性系统包括部分吸收/耗散的能量由于爆炸和缓解的幕墙的主要组件,特别是玻璃窗格。类似的效果可以通过引入粘弹性设备替代传统的“刚性”的蜘蛛连接器(16]。结果,提出在图3由粘弹性设备装备,包括蜘蛛连接器(VESC)。

类似的机制的效率直接取决于使用的耗散能力粘弹性层。聚合物、玻璃材料、天然橡胶或橡胶添加剂能消散的能量如果受到剪切变形主要应用于工程应用。一般来说,一个粘弹性装置的有效性表示刚度 和阻尼比 ,相关的机械特性和耗散层的大小。具体来说,阻尼比的刚度有关 (16] 在哪里 系统的工作频率。在这个工作中,以及在16橡胶的力学性能高的耗散能力考虑在内( , )。此外,为了不麻烦的美学研究立面,耗散层被认为是 厚, 米长( , kN s / m)。因此,当爆炸发生时,内缸通过外部一个幻灯片和粘弹性系统部分吸收和消散的爆炸能量(图3)。

在这些假设,一个最优刚度的校准 是最大化的基础结构类似的机制的有效性。一般来说,如果使用粘弹性设备有一个过度的刚度 ,阻尼比 增加(1),但难免VESCs像传统刚性蜘蛛连接器。相反,如果刚度 每个粘弹性的设备不是足够高,高级爆炸发生时VESCs将经历一个过度的滑动 。为了避免粘弹性层的开裂,最大剪切应变 应该是有限的 ,因此,导致限制滑动 m。然而,它不应该被忽略的有效性VESCs滑动成正比。更高的滑动 和较高的入射能量的损耗是由于空气爆炸加载,因此,更高的缓解facade-module的组件。

突出显示在[16),类似设备的有效性在强烈减少解释的最大拉应力出现在玻璃窗格,在高层面前爆炸以及普通动态加载。此外,由于VESCs消散的一部分入射能量由于外部脉冲,facade可以被认为是受到“减少”设计冲击波;因此,最大轴力发生在电缆,以及最大挠度的立面,可以明显减少。

2.2。摩擦刚塑性设备(rpd)

第二类型学耗散装置由摩擦系统被安装在顶部(底部)的预张电缆(17]。的主要特点提出了刚塑性摩擦设备(rpd)在于限制电缆一个预先制定的轴力最大值。两个金属表面的滑动接触的保证类似的效果;因此,参数可以描述其动态行为是滑动的力量 。一般来说,摩擦装置由三个金属板连接在一起的一系列预张螺栓和一个长圆孔。两个外板和承重结构连接在一起,而中间板连接到电缆(图4)。

如果外部轴向载荷比 ,摩擦设备开始滑动;因此,它可以减少电缆的最大轴力和部分热量输入能量的消散。结果,摩擦装置利用其有效性只有在特定的爆炸加载场景,而它提供轴承的刚性连接电缆在低强度的爆炸或普通负载(17]。特别注意应该致力于类似设备的设计。事实上,这将是预期,金属板的滑动接触造成的损失自负轴承电缆;因此,如果他们的巧滑力不是校准,facade可以崩溃。此外,不同于VESCs摩擦设备不允许减少玻璃表面。然而,正如在下面几节中,提出使用rpd结合VESCs可以最大化两种机制的有效性。

2.3。爆炸荷载

一个数值的里雅斯特大学开发的代码是用于描述时间varying-pressure冲击波描述高层(GSA Level-D)鼓风负载(18]。提出了图5,相应的pressure-time曲线由一个三角形的脉冲,这瞬间达到最大值(静态超压峰值 kPa)和衰减到零的压力在一个积极的阶段(持续时间相对较短 年代)。基于数值模拟中执行(16,17),只有正相位设计爆炸荷载的考虑在执行动态增量分析。

3所示。FE-Modelling立面的粘弹性蜘蛛连接器和摩擦装置

根据与布局提出了图示意图1,研究了外观模仿使用有限元程序ABAQUS /显式(19)和一个模块化单元组成三10/4.52/10 mm夹层玻璃面板,一系列的一半粘弹性蜘蛛连接器,一对预张电缆,和两个摩擦设备在数值模拟(图考虑6(一),(16,17])。

夹层玻璃面板描述通过410节点三层复合壳元素(S4R)。玻璃被认为是一种各向同性线弹性材料,而对于PVB-film一个弹塑性特性曲线是考虑(屈服应力 MPa和破坏应变300% (20.])。谐波钢电缆,以及不锈钢构成facade-module的连接器,被认为行为线性弹性,总结如表1


杨氏模量 泊松比 密度 行为
[N / m2] [,] (公斤/米3] [,]

玻璃窗格 0.23 2490年 线性弹性
聚乙烯醇缩丁醛 0.50 1100年 弹塑性
谐波钢(电缆) 0.32 7300年 线性弹性
不锈钢(连接器和设备) 0.32 7300年 线性弹性

的预张电报被模仿的形式桁架元素(T3D2 12元素)拥有一个横截面面积等于一半的名义。应用初始预紧力施加一个垂直位移底部的电缆。只有 所有电缆节点位移被允许。同时,介绍了摩擦装置的有限元模型外观模块的形式轴向连接器的顶部加入每个电缆和刚性连接到备份(图结构6)。描述典型的周期性反应存在类似设备的高层空中爆炸载荷,在有限元分析中定义的刚塑性特性曲线。结果的基础上初步模拟,一个值 考虑了每个RPD滑动的力。

每一个一半-VESC被形容为一个传统的刚性蜘蛛连接器由两个(四孔蜘蛛)或一个装备(两眼蜘蛛)粘弹性装置,根据几何(图1)和沿高度分布的有限元模型(图6(一);白色圆点两眼蜘蛛连接器和黑点杆蜘蛛连接器)。因此,每个VESC由一半,分别在三个(杆)或两个(两眼)刚性连接的梁(B31 24元素)连接在一起的焊接连接器能够提供一个完全结合的相对位移和旋转蜘蛛之间的连接组件( )。的基础上,讨论了模型假设,通过描述的支持酒吧每个VESC B31的梁单元有一个横截面面积等于一半的名义。

所有的连接器巧节点被约束,按照预期的行为单一facade-module;因此,只有 位移和 旋转被允许在爆炸载荷。因为正面被认为足够大( )忽视了横向限制(部分2),同样的边界条件是保证节点组成的玻璃面板。

模仿蜘蛛允许玻璃面板与垂直电缆通过交互加入连接器,禁止可能相对位移感兴趣的节点( )。然后介绍了单一粘弹性装置有限元模型的形式线性弹性轴向弹簧(图6 (b)四孔VESC一半的细节)。为了避免过多的在每一个粘弹性滑动装置,存在额外的刚性块,模仿的形式非线性轴向春天在与第一个工作,是考虑。为了避免粘弹性层的破坏,最大滑动 今年春天,零初始刚度,直到达到的 ,是平等的

最后,尽管可以忽略不计,阻尼比 % (16,17,21]介绍了有限元模型的瑞利质量比例阻尼来模拟结构的可能影响,气动弹性和PVB-material阻尼。

3.1。非线性动态分析的结果

数值分析有限元模型的装备facade-module VESCs和rpd研究玻璃系统的行为趋势水平D-GSA爆炸荷载和强调结构的好处通过使用多个设备。所有的分析总持续时间1.1秒。最初的瞬间( )被用来施加初始预紧力电缆。在随后的瞬间( )水平D-blast负载应用到玻璃表面的形式均匀分布,冲击荷载 代表提出的时间压力函数的正相图5。为了确保计算结果的准确性,最大时间步等于0.00001 s。一旦完成了动态显式的过程,使用的平均时间增量等于0.000003 s。获得的主要结果总结了动态增量执行分析表23。额外的有趣的比较提出了数据7- - - - - -11的最大拉伸应力在中间玻璃面板(玻璃2和地点L1、L2和L3),最大轴力在垂直电缆和最大变形量。强调每一个类型的设备的有效性,结果facade-module不是装备VESCs或rpd与数值模拟执行同样的装备外观模块只有VESCs或由多个设备(VESCs和rpd)。


设备 玻璃拉应力(L1) 玻璃拉应力(L2) 玻璃拉应力(L3) 电缆偏转
(MPa) (MPa) (MPa) [m]

没有设备 138.18 89.30 83.40 0.44
VESCs 85.73 58.18 47.94 0.41
VESCs + rpd 88.60 35.15 49.15 0.44


设备 电缆轴向力(max)。 电缆轴向力(最低)。 VESCs位移 VESCs剪切应变 rpd滑动
(kN) (kN) [m] [,] [m]

没有设备 858年 302年 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
VESCs 798年 306年 0.0450 2.25 - - - - - -
VESCs + rpd 658年 115年 0.0415 2.08 0.0165

VESCs显化他们的结构有效性的能力引入额外的可变形性/耗散能力研究幕墙(16]。因此,预期,主要结构的好处可观测到的玻璃窗格(数字7- - - - - -9)。VESCs的引入适当的机械性能不修改拉伸应力的分布(第一个峰值发生在中间面板的中心),但显然允许降低强度。因此,第一个峰L1等于的拉应力 MPa(图7和表2, %)。优化结果可以观察到在位置L2和L3,玻璃面板是直接连接到粘弹性设备和建议的机制的有益影响最大化(数字89和表2; %在L2和位置 在位置L3) %。也是有趣的注意,VESCs允许强烈减少轴承的轴向力电缆( kN, %;图10和表3),同时保留初始预紧力 ( 、表3,图10)。因此,中跨有线偏转VESCs立面模块配置的结果(图略减少有益的粘弹性机制11和表3; 米, %)。

数值模拟可以注意,同时介绍在研究立面模块VESCs和rpd可以显著提高玻璃系统的动态响应,强烈减轻高层空中爆炸载荷的影响。毫无疑问,前面几节中提到的,rpd可以激活只有最大轴力高于滑力发生在他们 。因此,在存在低级爆炸或普通的动态载荷,研究外观的结构组件模块只有VESCs保护。

提出了数据7- - - - - -9和表2巧,当rpd设计结合VESCs使用,没有明显的修改可以观察到的拉伸应力的最大值发生在玻璃面板,尤其是如果这些结果与正面的响应模块只有VESCs装备。然而,由于修改的基本周期振动玻璃系统的装备VESCs和rpd,明显可以看到修改的拉应力对玻璃表面的分布(数字7- - - - - -9)。一个类似的结果并不限制rpd的有效性。rpd的主要目标包括事实上控制电缆的最大骄傲的力量;因此,只有VESCs贡献保留玻璃表从开裂。

提出了图10,使用多个耗散设备强烈降低最大轴力发生在电缆( kN, %)。最初的自负的重大损失发生在轴承系统,因为rpd必要的有效性意味着减少最初的借口。一般来说,主要的损失是借口,主要应该增加正面的偏转,因此,破产的可能性为表面模块缺乏一个有效的支撑系统。在这种背景下,结合使用rpd和VESCs利用多个耗散机制的有效性。提出了图11,正面的偏转模块装备VESCs和rpd略有增加( 米)的损失自负由于rpd ( )。然而,由于外观可以被认为是受到“减少”爆炸冲动,最初的损失自负不与变位facade高于变形量发生在缺乏耗散设备(表2)。

总之,玻璃面板可以强烈减轻由于VESCs,而轴承电缆可以从高架rpd轴力,保护VESCs的次要部分。

由于引入VESCs和rpd,还研究正面的能量平衡模块修改。预期,如果正面模块不配备设备,轴承的最大弹性能量存储电缆(图12),而在玻璃面板或连接器的贡献可以忽略不计。在相同的情况下,玻璃面板储存动能的主要术语,突出显示在图12。此外,在缺乏VESCs或rpd耗散外部脉冲由于爆炸只能发生由于空气弹性变形的或结构阻尼。强调在FE-modeling描述,总阻尼比 %是考虑。

当VESCs介绍了玻璃系统来取代传统的蜘蛛连接器,一个重要的正面的阻尼功能模块的改进可以注意到(图13)。他们强烈耗散贡献意味着一个明显的减少的弹性和动能储存电缆和玻璃面板。事实上,仅仅因为VESCs的工作机制,facade模块可以被认为是“减少”的冲动爆炸荷载。这个特定的方面应该考虑rpd的尺寸。如果使用VESCs和rpd同时减轻facade-module,事实上,rpd的额外的耗散能力可以被认为是应用于玻璃系统的总脉冲受到不爆炸 但一个小冲动爆炸载荷。结果,由于金属表面构成一个典型的摩擦的滑动装置,可以考虑额外的塑性耗散,进一步明显的好处的轴承电缆和玻璃面板(图14)。最大化的有效性VESCs和rpd耗散设备应设计和校准与关注。然而,简单的能量考虑可能是有用的在一个拟议的机制作为第一个尺寸提出了以下部分。

4所示。最大的影响爆炸加载和初步设计的设备

最大的影响研究表面由于设计鼓风系统负载可以通过简化估计(参数)摘要基于外观的等效单自由度体系(应用)16,17]。基于简单的能量问题,的最大挠度和速度振荡玻璃系统,以及最大轴力发生在轴承电缆,可以知道。估计最大的影响爆炸不允许考虑最大拉应力出现在玻璃面板;因此,应该执行额外的数值模拟。然而,他们可以构成一个起点VESCs的尺寸,以及滑力的定义 rpd的周期性反应特征。

4.1。动态响应的外观没有装备设备

让我们考虑一个应用系统的动态参数相当于摘要外观检查模块。的等效质量 、刚度 ,基本周期 振动可以表示为(16,17]

在(3)和(4), 电缆长度, 公斤的总质量, 是初始预紧力影响电缆。由于传入的冲动 与设计相关的爆炸载荷,最大预紧力在电缆突然和显著增加,达到最大值约等于 在哪里

杨氏模量的谐波钢构成电缆(表吗1), 正面的最大偏转是由于设计爆炸。合理,预测的最大挠度 和速度 达成的振荡立面模块,简单的可以考虑能量因素,导致(16,17]

因此,正确估计 一个迭代的过程应该是由迭代替换(5)(3),直到得到位移 (7)保持不变。

总结在表数值和分析比较4证实了该方法的准确性。


没有设备 高级爆炸加载(D-GSA)
有限元分析M01有限元模型 分析性程序 [,]

基本周期 [s] 0.26 0.28 (4) 1.08
Max。位移 [m] 0.44 0.44 (7) 1.00
Max。速度 (米/秒) 13.96 17.58 (8) 1.26
Max。自负 (kN) 858年 951 (5) 1.11

=分析/数值结果。

4.2。动态响应与VESCs Facade

立面由VESCs模块装备可以同化等效应用系统质量 (2)和等效刚度/耗散属性( , )定义为一个函数的特点每个粘弹性装置( , (22,23])。具体地说, 可以估计作为一个应用系统的等效刚度,刚度的电缆 (3)与VESCs系列如下:

在哪里

提供的总刚度VESCs系列, VESCs之间的距离 粘弹性设备的数量在每个VESC(四孔和两眼连接器、中值应该被考虑 )。

基于(9),基本周期振动的结果 在哪里 由(4)。

同时,应用系统的总阻尼系数由VESCs装备 在哪里 作为系统的振动基频(11), 在(13),

代表传统立面的阻尼比模块( %), 是振动的基频(4), 公斤对应的总质量。

除了

代表总阻尼比 VESCs。

在这些假设,一旦应用系统的等效动态参数是已知的,可以估计给定的最大影响爆炸与VESCs研究玻璃系统。然而,应该进行进一步的迭代过程。的最大挠度 应用系统应实际上通过计算(7),用 (3), (9)。

重要的是要注意到 高于的有效偏转立面模块,因为计算的基础上总冲动 。然而,其估计是确定粘弹性滑动的基本设备爆炸发生时。

考虑

为了避免粘弹性层的开裂由于爆炸, 应该满足限制条件

基于(16),有效的最大弹性能量存储由VESCs也可以估计

因此,可以断言,总脉冲 爆炸并不完全转移通过VESCs电缆,但只有减少冲动 影响如下:

在这些假设,第三个迭代过程应进行估计的最大有线偏转和最后的借口由于“有效”的冲动 (18),考虑到额外的可变形性/ VESCs耗散能力。计算实际电缆偏转 (7),它是足以替代 (18), (3), (9)。相应的速度是由(8), (18),而最大的总要求 发生在减轻电缆可以计算(5),如初始预紧力的总和 和越来越多的借口 (6)由于减少冲动 。提出了表5,也在这种情况下数值预测是在良好的协议与分析评估。


VESCs 高级爆炸加载(D-GSA)
有限元分析有限元模型 分析性程序 [,]

Max。位移 [m] 0.41 0.39 (7) 0.95
Max。速度 (米/秒) 11.17 14.35 (8) 1.28
Max。增量的借口 (kN) 498年 510 (6) 1.02
Max。总借口 (kN) 798年 810 (5) 1.02
Max。滑动的VESCs [m] 0.0450 0.0452 (16) 1.00
Max。VESCs剪切应变率 [,] 2.25 2.26 1.00

=分析/数值结果。

4.3。动态响应的立面VESCs和rpd

如果rpd结合VESCs,使用一个额外的摩擦耗散能力介绍了传统玻璃系统。rpd的效果直接取决于其滑动。塑料能量通过摩擦实际上是如下:

在哪里 rpd滑力和吗 是他们的最大滑动由于设计爆炸。

然而,最佳的解决方案应该被考虑到最初的损失自负的轴承电缆通常与拟议中的摩擦机制的有效性。一般来说,rpd不应超过限制的最大滑动(17)如下:

代表完整的滑动相关损失自负的电缆。与此同时,下滑力的最优值 应该没有忽视估计的最大增量电缆的借口 由于设计爆炸已经减轻了VESCs (第三次迭代过程在前一节中讨论)。在这些假设,一个理性的价值 应该初步认为等于什么 。一旦力量 估计,相应的滑动摩擦装置由于发生爆炸可以计算(17]

因此 不应超过价值 (20.)。

在研究的例子中,正如前面断言的值 是考虑滑动摩擦设备,自执行模拟表明,这个值相关联的主要好处facade-module调查。

因此,由于有效的的最大滑动rpd爆炸加载结果约等于 毫米(21);因此,不仅明显低于可接受的极限滑动 毫米(20.),但也同意与数值预测(表6)。在这些假设,还残留在每个电缆自负 爆炸发生后,参与VESCs + rpd,给出的


VESCs + rpd 高级爆炸加载(D-GSA)
有限元分析有限元模型 分析性程序 [,]

Max。滑动的rpd [m] 0.0165 0.0159 0.97
Max。增量的借口 (kN) 358年 350年 0.98
Max。总借口 (kN) 658年 650(设计荷载 ) 0.98
剩余的借口 (kN) 115年 120 (22) 1.05
Max。位移 [m] 0.44 0.43 (7) 0.97

=分析/数值结果。

在良好的协议与数值结果(表吗6或图10)。

塑料的能量 通过采用rpd (19)= J,这价值再发现一个很好的对应数值提出能量平衡图14(蓝色模式),它可以被注意到 J。

最后,由于最优结合交互设计VESCs和rpd,最大挠度 正面的模块可以近似估计(7),提出了表6。参考应用系统可以实际上表现为一个等效刚度 由(9),外观模块的刚度不装备设备 (3)可以直接估计的假设 (与 预期的最大增量为借口),由于rpd而设计的。同时,由于采用了VESCs,立面可以被认为是受到“减少”的设计总脉冲的爆炸 (18)。

4.4。设计方法

根据假设提出了在前面的部分中,以下步骤可以帮助设计者优化的有效性VESCs rpd和动态响应的研究摘要外观。(1)立面模块的初步设计和第一估计爆炸影响最大。(一)选择设计空中爆炸载荷(总脉冲的定义 由于爆炸)(b)facade-module初步设计(电缆直径,最初的自负和玻璃厚度),和(c)的简化动态分析facade-module没有设备(第一次迭代过程):评价最大位移 (7),速度 (8),自负 (5)。(2)引入VESCs如下。(一)选择适当的刚度值 和阻尼比 对于每一个粘弹性装置;(b)评价的动态参数等效VESCs SODF系统( (9), (11), (12));(c)估计的总电缆偏转 (7)和滑动 粘弹性的设备(16)(第二个迭代过程),最大滑动 不应超过极限 ,如果不满足此条件,粘弹性设备没有充分准尺寸抵制设计鼓风荷载(2点);(d)计算最大弹性能量 存储VESCs (17);(e)估计的有效的冲动 影响外观与VESCs模块(18);和(f)由于评估的最大影响 在外观与VESCs模块(第三次迭代过程最大挠度): (7),速度 (8),自负 (5)。(3)引入rpd。(一)估计的极限滑动 (20.)rpd与完整的电缆损失自负;(b)选择滑力的最优值 理性,滑动的力应该假定约等于 , 计算点2 f;和(c)检查的最大滑动摩擦装置 (21)由于“有效”爆炸脉冲 ,最大的滑动 不应超过极限滑动 (3点),如果没有,滑动的假定值的力量 不是足够的(点3 b)。(4)菲facade-module VESCs和rpd的造型。(5)玻璃系统的验证。

当然,类似的设计过程的变化取决于设计爆炸加载和力学参数的动态行为特征提出VESCs和rpd。此外,一旦rpd介绍了电缆的结束,与VESCs结合使用,没有分析公式可以用来预测的“有效”响应facademodule装备由多个设备。因此,应该执行额外的数值模拟。在任何情况下,提出了工作,它不应该被忽略,使用多种设备允许强烈提高摘要外观的动态响应。此外,提出的设计方法提供了分析结果与数值预测的好协议前面提出的。

5。结论

摘要根据一系列的外观受到高层冲击波压力进行了通过一个复杂的数值模型。自玻璃面板和轴承电缆目前典型brittle-elastic行为,发生在他们的高拉伸应力应避免保持稳定的幕墙。同时,最大挠度的外观应限于维护点支承玻璃表的完整性。因为这些原因,基于数值结果之前的努力,数值求解了多个耗散设备的影响。提出的设备包括粘弹性蜘蛛连接器(VESCs)中引入的点玻璃面板和轴承之间的连接电缆和额外的刚塑性摩擦设备(rpd)安装在顶部或底部的预张电缆。如本文所示,数值模拟讨论了突出的结构性优势和耗能能力由于多个耗散设备的结合使用。特别是VESCs减少最大拉应力在玻璃窗格由于鼓风,减少轴向力和变形量的电缆。同时,加入使用rpd允许而且控制和限制最大自负部队发生在轴承电缆,改善结构单一VESCs的有效性。最后,简单的设计规则来源于能源提出了考虑第一次估计的最大影响的高层空中爆炸载荷,提出了多种设备的初步设计。

引用

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