当期目录
2023年 第40卷 第11期
2023,
40(11):
1-10. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0108
摘要:
为解决非理想边界约束的拱结构内力理论计算问题，将非理想边界约束简化为弹性支承，基于弹性中心法对其力法方程进行简化，考虑弹性压缩的影响，采用精确曲线积分，推导了竖向移动荷载作用下计算弹性支承抛物线拱刚臂长度、常变位、载变位和内力的解析解，研究了弯压刚度比、矢跨比和水平弹性约束对支承处水平推力的影响规律，以及水平弹性约束对拱轴内力分布的影响。研究表明：该文提出的解析解物理概念清晰、正确可靠，可以显式地明确呈现弹性支承相关参数对内力计算的影响过程；不考虑拱肋弹性压缩影响导致的水平推力计算误差随弯压刚度的增大而增大，拱趾支承为刚性约束时误差最大，可以达到27.8%；水平弹性支承对拱轴内力分布和水平推力具有显著的调控作用；水平推力影响系数随矢跨比的增大呈非线性增大，当弯压刚度比为1.93、水平弹性支承柔度系数为0.02时，常见矢跨比对应的水平推力影响系数在0.15左右。
为解决非理想边界约束的拱结构内力理论计算问题，将非理想边界约束简化为弹性支承，基于弹性中心法对其力法方程进行简化，考虑弹性压缩的影响，采用精确曲线积分，推导了竖向移动荷载作用下计算弹性支承抛物线拱刚臂长度、常变位、载变位和内力的解析解，研究了弯压刚度比、矢跨比和水平弹性约束对支承处水平推力的影响规律，以及水平弹性约束对拱轴内力分布的影响。研究表明：该文提出的解析解物理概念清晰、正确可靠，可以显式地明确呈现弹性支承相关参数对内力计算的影响过程；不考虑拱肋弹性压缩影响导致的水平推力计算误差随弯压刚度的增大而增大，拱趾支承为刚性约束时误差最大，可以达到27.8%；水平弹性支承对拱轴内力分布和水平推力具有显著的调控作用；水平推力影响系数随矢跨比的增大呈非线性增大，当弯压刚度比为1.93、水平弹性支承柔度系数为0.02时，常见矢跨比对应的水平推力影响系数在0.15左右。
2023,
40(11):
11-20. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.05.0488
摘要:
边界条件的施加是求解偏微分方程定解问题的重要步骤。神经网络方法求解偏微分方程定解问题时，将原问题转化为对应的构造变分问题后，损失函数是包含控制方程与边界条件的泛函。采用经典罚函数法及其改进方法施加边界条件时，罚因子的取值直接影响计算精度和求解效率；直接采用Lagrange乘子法施加边界条件，计算结果可能偏离原问题最优解。为破解此局限性，使用广义乘子法施加边界条件。基于神经网络获得原问题的预测解，再使用广义乘子法构建神经网络的损失函数并计算损失值，利用梯度下降法进行参数寻优，判断损失值是否满足要求；不满足则更新罚因子与乘子后再进行求解直至损失满足要求。数值算例的计算结果表明：与采用经典罚函数法、L1精确罚函数法和Lagrange乘子法施加边界条件构造的神经网络相比，该文提出的方法具有更好的数值精度和更高的求解效率，且求解过程更加稳定。
边界条件的施加是求解偏微分方程定解问题的重要步骤。神经网络方法求解偏微分方程定解问题时，将原问题转化为对应的构造变分问题后，损失函数是包含控制方程与边界条件的泛函。采用经典罚函数法及其改进方法施加边界条件时，罚因子的取值直接影响计算精度和求解效率；直接采用Lagrange乘子法施加边界条件，计算结果可能偏离原问题最优解。为破解此局限性，使用广义乘子法施加边界条件。基于神经网络获得原问题的预测解，再使用广义乘子法构建神经网络的损失函数并计算损失值，利用梯度下降法进行参数寻优，判断损失值是否满足要求；不满足则更新罚因子与乘子后再进行求解直至损失满足要求。数值算例的计算结果表明：与采用经典罚函数法、L1精确罚函数法和Lagrange乘子法施加边界条件构造的神经网络相比，该文提出的方法具有更好的数值精度和更高的求解效率，且求解过程更加稳定。
2023,
40(11):
21-30. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0100
摘要:
传统建筑抗震韧性评价方法根据层间位移角判断结构构件损伤状态，适用于规则结构。为增强其对没有层概念的空间结构的适用性，提高楼层变形不均匀、扭转不规则结构的构件损伤状态判断的准确性，使之可以更灵活地适用于复杂建筑，该文采用基于材料应力-应变或构件转角的构件性能评价方法来判断构件损伤状态。以构件损伤状态为原始样本，通过对原始样本矩阵扩充产生大量构件损伤状态模拟样本，采用蒙特卡洛方法计算大量模拟样本的修复费用、修复时间及人员伤亡指标并进行概率分析得出韧性评价指标。为考虑地震动数目及非线性时程分析结果的离散性对抗震韧性评价指标的影响，评估韧性评价结果的可靠性，推导了韧性评价指标给定置信水平的置信区间的简化算法。通过一复杂框架剪力墙结构案例，验证了该文韧性评价方法的合理性与可行性。
传统建筑抗震韧性评价方法根据层间位移角判断结构构件损伤状态，适用于规则结构。为增强其对没有层概念的空间结构的适用性，提高楼层变形不均匀、扭转不规则结构的构件损伤状态判断的准确性，使之可以更灵活地适用于复杂建筑，该文采用基于材料应力-应变或构件转角的构件性能评价方法来判断构件损伤状态。以构件损伤状态为原始样本，通过对原始样本矩阵扩充产生大量构件损伤状态模拟样本，采用蒙特卡洛方法计算大量模拟样本的修复费用、修复时间及人员伤亡指标并进行概率分析得出韧性评价指标。为考虑地震动数目及非线性时程分析结果的离散性对抗震韧性评价指标的影响，评估韧性评价结果的可靠性，推导了韧性评价指标给定置信水平的置信区间的简化算法。通过一复杂框架剪力墙结构案例，验证了该文韧性评价方法的合理性与可行性。
2023,
40(11):
31-45. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0101
摘要:
该文将新型空气弹簧-摩擦摆三维隔震支座应用于大跨单层球面网壳中，探讨了长周期地震动对三维隔震体系振动控制效果的影响规律。该三维隔震支座可有效降低结构在地震动作用下的响应，当地震动峰值加速度(PGA)相同时，普通地震动下的隔震效果最优，近断层脉冲型地震动下隔震效果次之，远场长周期地震动下隔震效果最差。该现象与长周期地震动与和长周期隔震结构之间的类共振效应有关。随着支座刚度的减小，普通地震动和近断层脉冲地震动作用下的隔震效果提高，远场长周期地震动作用下的隔震效果降低。远场长周期地震动低频分量丰富，其反应谱具有典型的双峰特性，导致结构响应在长周期段随结构周期的延长而增大。进行三维隔震设计时，建议传递比TR取值大于0.2，既保证隔震效果，又能控制三维隔震支座竖向位移响应在设计极限位移内。
该文将新型空气弹簧-摩擦摆三维隔震支座应用于大跨单层球面网壳中，探讨了长周期地震动对三维隔震体系振动控制效果的影响规律。该三维隔震支座可有效降低结构在地震动作用下的响应，当地震动峰值加速度(PGA)相同时，普通地震动下的隔震效果最优，近断层脉冲型地震动下隔震效果次之，远场长周期地震动下隔震效果最差。该现象与长周期地震动与和长周期隔震结构之间的类共振效应有关。随着支座刚度的减小，普通地震动和近断层脉冲地震动作用下的隔震效果提高，远场长周期地震动作用下的隔震效果降低。远场长周期地震动低频分量丰富，其反应谱具有典型的双峰特性，导致结构响应在长周期段随结构周期的延长而增大。进行三维隔震设计时，建议传递比TR取值大于0.2，既保证隔震效果，又能控制三维隔震支座竖向位移响应在设计极限位移内。
2023,
40(11):
46-58. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0116
摘要:
充气薄膜管属于柔性结构，荷载作用下产生的变形，会引起其内压改变，进而导致外围薄膜刚度的变化，对其变形产生重要影响，表现出内充气体压力与外围薄膜变形相互耦合的特点。该文采用有限元方法分析气-膜耦合作用对充气薄膜管动力特性的影响及其随影响因素的变化规律。通过将内充气体看作小扰动线性势流以考虑气-膜耦合作用以及内充气体附加质量的影响；通过建立内充气体的三种等效模型，分别将内充气体作用等效为外围薄膜静力边界条件、考虑内充气体附加质量影响的静力边界条件以及小扰动线性势流体，并将其相应的有限元分析结果进行对比，研究气-膜耦合作用和内充气体附加质量对充气薄膜管自振特性的影响及其随初始内压、长细比、膜厚以及端部约束类型的变化规律。研究结果表明：气-膜耦合作用以及内充气体的附加质量对低阶自振模态没有明显影响；气-膜耦合作用对自振频率有较显著的影响作用，而内充气体附加质量的影响则较小；随初始内压和长细比的增加，气-膜耦合作用对频率的影响体现出因阶次不同而不同的变化规律；气-膜耦合作用对频率的影响随膜厚的增加而降低，随约束程度的减弱而增强。该文的研究成果揭示了气-膜耦合作用对充气薄膜管自振特性的影响规律，有助于深入认识充气薄膜管的动力行为，确保其设计计算的合理性和可靠性。
充气薄膜管属于柔性结构，荷载作用下产生的变形，会引起其内压改变，进而导致外围薄膜刚度的变化，对其变形产生重要影响，表现出内充气体压力与外围薄膜变形相互耦合的特点。该文采用有限元方法分析气-膜耦合作用对充气薄膜管动力特性的影响及其随影响因素的变化规律。通过将内充气体看作小扰动线性势流以考虑气-膜耦合作用以及内充气体附加质量的影响；通过建立内充气体的三种等效模型，分别将内充气体作用等效为外围薄膜静力边界条件、考虑内充气体附加质量影响的静力边界条件以及小扰动线性势流体，并将其相应的有限元分析结果进行对比，研究气-膜耦合作用和内充气体附加质量对充气薄膜管自振特性的影响及其随初始内压、长细比、膜厚以及端部约束类型的变化规律。研究结果表明：气-膜耦合作用以及内充气体的附加质量对低阶自振模态没有明显影响；气-膜耦合作用对自振频率有较显著的影响作用，而内充气体附加质量的影响则较小；随初始内压和长细比的增加，气-膜耦合作用对频率的影响体现出因阶次不同而不同的变化规律；气-膜耦合作用对频率的影响随膜厚的增加而降低，随约束程度的减弱而增强。该文的研究成果揭示了气-膜耦合作用对充气薄膜管自振特性的影响规律，有助于深入认识充气薄膜管的动力行为，确保其设计计算的合理性和可靠性。
2023,
40(11):
59-68. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0091
摘要:
由于物理试验设备和条件限制，目前对混凝土动态双轴压缩强度准则的研究仅停留在低应变率范围(10−5 s−1~10−2 s−1)。针对这些强度准则在更高应变率范围内是否适用，该研究建立了细观随机骨料模型，对边长100 mm的混凝土立方体试块开展了动态双轴压缩细观模拟分析。研究了应变率和侧应力比对混凝土动态双轴压缩破坏模式及压缩强度的影响，建立了适用于更高应变率的动态强度准则。研究结论：相同侧应力比下，随应变率增大，混凝土内部损伤区域增多，动态压缩强度增大；相同应变率下，随侧应力增大，混凝土破坏模式由柱状压裂变为片状劈裂，动态压缩强度先增大后减小。现有的混凝土动态双轴压缩强度准则在应变率为10−5 s−1~1 s−1时很难适用，而该研究建议的强度准则适用于更高的应变率范围，并且得到了不同物理试验的初步验证。
由于物理试验设备和条件限制，目前对混凝土动态双轴压缩强度准则的研究仅停留在低应变率范围(10−5 s−1~10−2 s−1)。针对这些强度准则在更高应变率范围内是否适用，该研究建立了细观随机骨料模型，对边长100 mm的混凝土立方体试块开展了动态双轴压缩细观模拟分析。研究了应变率和侧应力比对混凝土动态双轴压缩破坏模式及压缩强度的影响，建立了适用于更高应变率的动态强度准则。研究结论：相同侧应力比下，随应变率增大，混凝土内部损伤区域增多，动态压缩强度增大；相同应变率下，随侧应力增大，混凝土破坏模式由柱状压裂变为片状劈裂，动态压缩强度先增大后减小。现有的混凝土动态双轴压缩强度准则在应变率为10−5 s−1~1 s−1时很难适用，而该研究建议的强度准则适用于更高的应变率范围，并且得到了不同物理试验的初步验证。
2023,
40(11):
69-80, 109. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0138
摘要:
不规则地形条件下斜入射地震波场求解难度较大，以往的方法在计算精度和适用范围方面仍有不足。该文结合解析推导和有限元模拟，提出了一种基于波场分离技术的不规则地形条件下地震波输入方法，将地震P波和SV波在不同边界下进行波场分离：垂直入射时在侧面边界上分离为自由波场和散射波场，底部边界上分离为入射波场和边界外行场；斜入射时将输入侧对面的边界改为分离成入射波场和边界外行场；并充分考虑局部地形条件的影响，还基于改进的波动方法以便捷地输入节点力。同时对比了多组不同地震入射角度下规则场地和不规则场地的振动反应。结果表明：该方法在多类地形条件下计算精度与效率均较高，适用范围广且易于推广至复杂场地条件，并发现地震波入射角度和局部场地条件对地表位移响应影响较大。该研究可为不规则地形条件下的振动响应分析提供有效的手段。
不规则地形条件下斜入射地震波场求解难度较大，以往的方法在计算精度和适用范围方面仍有不足。该文结合解析推导和有限元模拟，提出了一种基于波场分离技术的不规则地形条件下地震波输入方法，将地震P波和SV波在不同边界下进行波场分离：垂直入射时在侧面边界上分离为自由波场和散射波场，底部边界上分离为入射波场和边界外行场；斜入射时将输入侧对面的边界改为分离成入射波场和边界外行场；并充分考虑局部地形条件的影响，还基于改进的波动方法以便捷地输入节点力。同时对比了多组不同地震入射角度下规则场地和不规则场地的振动反应。结果表明：该方法在多类地形条件下计算精度与效率均较高，适用范围广且易于推广至复杂场地条件，并发现地震波入射角度和局部场地条件对地表位移响应影响较大。该研究可为不规则地形条件下的振动响应分析提供有效的手段。
2023,
40(11):
81-89. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0097
摘要:
如何更好地模拟分离式减震榫在地震过程中的滞回性能，是分离式减震榫减震设计中的重要组成部分。针对从材料层次描述分离式减震榫在往复荷载作用下力学性能的理论研究相对不足的问题，提出一种基于Ramberg-Osgood模型推导分离式减震榫骨架曲线的计算方法，并基于该方法提出一种适用于工程计算的双线性本构的简化算法。通过ABAQUS有限元软件对比Ramberg-Osgood模型，Chaboche本构和理想弹塑性本构下分离式减震榫骨架曲线的差异，并以一座通用的两跨32 m双线铁路预应力混凝土简支梁桥为背景，分析双线性本构简化算法在桥梁抗震设计中的适用性。结果表明：基于Ramberg-Osgood模型推导的分离式减震榫的骨架曲线，能够较好拟合Chaboche本构下的骨架曲线；在近断层脉冲地震动作用下通过双线性本构计算得到的支座位移峰值和墩底弯矩峰值，与Chaboche本构下得到的计算结果的平均误差分别为−2.67%和6.56%。该文提出的双线性模型的简化方法用于桥梁工程抗震设计是安全且合理的。
如何更好地模拟分离式减震榫在地震过程中的滞回性能，是分离式减震榫减震设计中的重要组成部分。针对从材料层次描述分离式减震榫在往复荷载作用下力学性能的理论研究相对不足的问题，提出一种基于Ramberg-Osgood模型推导分离式减震榫骨架曲线的计算方法，并基于该方法提出一种适用于工程计算的双线性本构的简化算法。通过ABAQUS有限元软件对比Ramberg-Osgood模型，Chaboche本构和理想弹塑性本构下分离式减震榫骨架曲线的差异，并以一座通用的两跨32 m双线铁路预应力混凝土简支梁桥为背景，分析双线性本构简化算法在桥梁抗震设计中的适用性。结果表明：基于Ramberg-Osgood模型推导的分离式减震榫的骨架曲线，能够较好拟合Chaboche本构下的骨架曲线；在近断层脉冲地震动作用下通过双线性本构计算得到的支座位移峰值和墩底弯矩峰值，与Chaboche本构下得到的计算结果的平均误差分别为−2.67%和6.56%。该文提出的双线性模型的简化方法用于桥梁工程抗震设计是安全且合理的。
2023,
40(11):
90-98. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0106
摘要:
结构变形的动态测量与精准识别对于结构健康监测和性态评估具有重要意义。传统接触式位移监测需要在结构上布置传感器并设置相对独立稳定的位移参考系，考虑真实结构的复杂性，接触式测量和稳定参考系的做法限制了结构位移动力监测的工程应用。基于计算机视觉的结构位移监测方法具有非接触式测量、设备安装简单、成本相对低廉等优点，但现有的识别与追踪方法受限于光照条件、图像分辨率、拍摄帧率等因素，一定程度上限制了视觉方法的工程应用。针对加速度传感器在结构监测领域的广泛应用及其动态采样率高的优势，该文提出在数据层面融合“接触式加速度监测、非接触式位移识别”的概念，构建了结构关键位移响应的精准估计方法。通过一个1/2比例钢筋混凝土框架结构振动台试验，对提出的结构位移估计方法进行了动力试验验证。研究结果表明：对比单一视觉识别方法，该数据融合方法有效提高位移采样率，同时获得更丰富的结构宽频带振动响应与模态特征信息。
结构变形的动态测量与精准识别对于结构健康监测和性态评估具有重要意义。传统接触式位移监测需要在结构上布置传感器并设置相对独立稳定的位移参考系，考虑真实结构的复杂性，接触式测量和稳定参考系的做法限制了结构位移动力监测的工程应用。基于计算机视觉的结构位移监测方法具有非接触式测量、设备安装简单、成本相对低廉等优点，但现有的识别与追踪方法受限于光照条件、图像分辨率、拍摄帧率等因素，一定程度上限制了视觉方法的工程应用。针对加速度传感器在结构监测领域的广泛应用及其动态采样率高的优势，该文提出在数据层面融合“接触式加速度监测、非接触式位移识别”的概念，构建了结构关键位移响应的精准估计方法。通过一个1/2比例钢筋混凝土框架结构振动台试验，对提出的结构位移估计方法进行了动力试验验证。研究结果表明：对比单一视觉识别方法，该数据融合方法有效提高位移采样率，同时获得更丰富的结构宽频带振动响应与模态特征信息。
2023,
40(11):
99-109. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0112
摘要:
海上风力发电机单桩支撑结构由单桩、过渡段和锥形塔筒组成。海洋土体变异性大和风机塔筒变截面的特点大幅增大了使用离散弹簧法进行支撑结构计算的梁单元划分量。为实现对风机支撑结构的高效模拟，该文提出了一种改进的欧拉-伯努利梁单元，该单元实现了桩土相互作用关系的内置和对单元变截面的考虑，相较于传统梁单元大幅度减少了单元划分量。该文在单层与多层土体中验证了上述单元的精确性与高效性，并研究了新型单元在风机单桩支撑结构计算中的适用性。在此基础上，进行了风机单桩水平承载性能参数分析，研究了桩长与桩径对大直径桩水平变形规律和承载力的联合影响，研究给出了不同于现有规范的刚性短桩-中长桩划分的相对刚度特征值临界范围。
海上风力发电机单桩支撑结构由单桩、过渡段和锥形塔筒组成。海洋土体变异性大和风机塔筒变截面的特点大幅增大了使用离散弹簧法进行支撑结构计算的梁单元划分量。为实现对风机支撑结构的高效模拟，该文提出了一种改进的欧拉-伯努利梁单元，该单元实现了桩土相互作用关系的内置和对单元变截面的考虑，相较于传统梁单元大幅度减少了单元划分量。该文在单层与多层土体中验证了上述单元的精确性与高效性，并研究了新型单元在风机单桩支撑结构计算中的适用性。在此基础上，进行了风机单桩水平承载性能参数分析，研究了桩长与桩径对大直径桩水平变形规律和承载力的联合影响，研究给出了不同于现有规范的刚性短桩-中长桩划分的相对刚度特征值临界范围。
2023,
40(11):
110-119. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0114
摘要:
为研究玄武岩纤维编织网增强混凝土(BTRC, basalt textile reinforced concrete)加固砖墙的抗剪性能及其增强机理，对BTRC加固砖墙进行了对角剪切试验研究，考察了单双侧加固、纤维编织网层数以及砌筑砂浆强度对抗剪性能提升效果的影响。试验结果表明：BTRC与砖墙协同工作良好，墙体的抗剪强度、刚度及变形能力显著提高；相同纤维编织网层数下，双侧加固优于单侧；随着纤维编织网层数的增加，双侧加固效果逐渐提升，而单侧加固效果无明显变化；对于低强度砂浆砌筑的墙体，BTRC亦可将墙体的灰缝滑移破坏模式转变为具有多缝开裂特征的对角拉伸破坏，加固效果显著。结合试验结果分析了BTRC加固砖墙受剪破坏过程的受力特征，提出了约束增强机理。基于试验结果和增强机理对BTRC加固砖墙的抗剪承载力计算方法进行了研究。
为研究玄武岩纤维编织网增强混凝土(BTRC, basalt textile reinforced concrete)加固砖墙的抗剪性能及其增强机理，对BTRC加固砖墙进行了对角剪切试验研究，考察了单双侧加固、纤维编织网层数以及砌筑砂浆强度对抗剪性能提升效果的影响。试验结果表明：BTRC与砖墙协同工作良好，墙体的抗剪强度、刚度及变形能力显著提高；相同纤维编织网层数下，双侧加固优于单侧；随着纤维编织网层数的增加，双侧加固效果逐渐提升，而单侧加固效果无明显变化；对于低强度砂浆砌筑的墙体，BTRC亦可将墙体的灰缝滑移破坏模式转变为具有多缝开裂特征的对角拉伸破坏，加固效果显著。结合试验结果分析了BTRC加固砖墙受剪破坏过程的受力特征，提出了约束增强机理。基于试验结果和增强机理对BTRC加固砖墙的抗剪承载力计算方法进行了研究。
2023,
40(11):
120-129. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0117
摘要:
针对抗剪需求较大的钢-混凝土组合结构，改进了一种带横向焊钉的承压型组合剪力键。设计并开展了10个承压型组合剪力键和1个非承压型组合剪力键单调推出试验，明确了混凝土端部承压、混凝土强度、肋板厚度、肋板孔径和焊钉直径对承压型组合剪力键失效模式和破坏过程的影响。建立了承压型组合剪力键有限元模型，在结合试验验证仿真模型可靠性的基础上，进一步揭示了承压型组合剪力键受力机理。以试验变量为基础，建立并分析了108个承压型组合剪力键有限元模型，推导了承压型组合剪力键极限承载力与各参数变量之间的线性关系，对极限承载力分析结果进行多元线性回归提出了承压型组合剪力键极限承载力计算模型。结果表明：承压型组合剪力键混凝土板失效模式为大面积竖向裂缝和端部裂缝，内表面形成由焊钉高度附近向下延伸的斜主裂缝，非承压型组合剪力键混凝土板无明显端部裂缝，承压型组合剪力键极限承载力约为非承压型组合剪力键的1.4倍；与肋板孔径和焊钉直径相比，承压型组合剪力键极限承载力对混凝土强度和肋板厚度更为敏感。该研究提出的承压型组合剪力键极限承载力计算公式物理意义明确，计算值与仿真和试验结果吻合较好，可为组合剪力键设计和工程应用提供参考。
针对抗剪需求较大的钢-混凝土组合结构，改进了一种带横向焊钉的承压型组合剪力键。设计并开展了10个承压型组合剪力键和1个非承压型组合剪力键单调推出试验，明确了混凝土端部承压、混凝土强度、肋板厚度、肋板孔径和焊钉直径对承压型组合剪力键失效模式和破坏过程的影响。建立了承压型组合剪力键有限元模型，在结合试验验证仿真模型可靠性的基础上，进一步揭示了承压型组合剪力键受力机理。以试验变量为基础，建立并分析了108个承压型组合剪力键有限元模型，推导了承压型组合剪力键极限承载力与各参数变量之间的线性关系，对极限承载力分析结果进行多元线性回归提出了承压型组合剪力键极限承载力计算模型。结果表明：承压型组合剪力键混凝土板失效模式为大面积竖向裂缝和端部裂缝，内表面形成由焊钉高度附近向下延伸的斜主裂缝，非承压型组合剪力键混凝土板无明显端部裂缝，承压型组合剪力键极限承载力约为非承压型组合剪力键的1.4倍；与肋板孔径和焊钉直径相比，承压型组合剪力键极限承载力对混凝土强度和肋板厚度更为敏感。该研究提出的承压型组合剪力键极限承载力计算公式物理意义明确，计算值与仿真和试验结果吻合较好，可为组合剪力键设计和工程应用提供参考。
2023,
40(11):
130-139. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0125
摘要:
正常服役过程能量桩受复杂的力学行为，目前针对多向荷载作用下能量桩的承载变形特性研究相对较少。为探讨能量桩在竖向力、温度荷载和扭矩共同作用下的承载特性，依次施加桩顶竖向力、温度荷载和桩顶扭矩，通过考虑温度荷载对桩侧摩阻力及边界条件的影响，基于荷载传递法及边界元法构建了桩身位移控制方程，提出竖向力→温度荷载→扭矩加载路径下的能量桩承载变形特性的分析方法，通过与已有试验和ABAQUS有限元结果进行对比，均具有比较好的吻合度。研究表明，温度荷载会改变单桩的荷载传递特征，影响桩身轴力和桩侧摩阻力分布。竖向力→温度荷载→扭矩加载路径下，温度变化引起的附加荷载会导致单桩抗扭承载力降低。进一步的参数分析表明，增大竖向荷载会使桩侧极限环向摩阻力减小，导致能量桩单桩抗扭能力降低26.2%(75%Pu，Pu为竖向极限荷载)；随着长径比的增加，桩身承载力逐渐增大，可选取合适的长径比抵消温度荷载带来的影响；随着温度增量的增大，桩身变形量逐渐增大，其中桩身0.6L以上部分变形较大，因此作为能量桩使用的工程桩基需要对地基上部进行加固。
正常服役过程能量桩受复杂的力学行为，目前针对多向荷载作用下能量桩的承载变形特性研究相对较少。为探讨能量桩在竖向力、温度荷载和扭矩共同作用下的承载特性，依次施加桩顶竖向力、温度荷载和桩顶扭矩，通过考虑温度荷载对桩侧摩阻力及边界条件的影响，基于荷载传递法及边界元法构建了桩身位移控制方程，提出竖向力→温度荷载→扭矩加载路径下的能量桩承载变形特性的分析方法，通过与已有试验和ABAQUS有限元结果进行对比，均具有比较好的吻合度。研究表明，温度荷载会改变单桩的荷载传递特征，影响桩身轴力和桩侧摩阻力分布。竖向力→温度荷载→扭矩加载路径下，温度变化引起的附加荷载会导致单桩抗扭承载力降低。进一步的参数分析表明，增大竖向荷载会使桩侧极限环向摩阻力减小，导致能量桩单桩抗扭能力降低26.2%(75%Pu，Pu为竖向极限荷载)；随着长径比的增加，桩身承载力逐渐增大，可选取合适的长径比抵消温度荷载带来的影响；随着温度增量的增大，桩身变形量逐渐增大，其中桩身0.6L以上部分变形较大，因此作为能量桩使用的工程桩基需要对地基上部进行加固。
2023,
40(11):
140-154. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0128
摘要:
为研究水平接缝设置聚苯板的预制填充墙对剪力墙抗震性能影响，完成了4个尺寸相同的剪力墙试件拟静力试验，其中3个试件两侧为现浇剪力墙、中间为水平接缝设置聚苯板的预制填充墙，1个试件为用作对比的整体现浇剪力墙。试验结果表明：4个试件的破坏形态都是整墙正截面受压破坏，但中间为预制填充墙的试件，其两侧现浇墙与预制填充墙结合面开裂、竖向裂缝贯通墙高，中间预制填充墙裂缝明显较少，且现浇墙两端均设置约束边缘构件的试件中间预制填充墙的裂缝更少。试件的极限位移角为1/83~1/50。与现浇剪力墙相比，中间为预制填充墙的剪力墙试件屈服刚度降低了19.4%~61.6%，峰值刚度降低了37.8%~55.6%，表明水平接缝设置聚苯板的预制填充墙可以有效降低刚度。中间为预制填充墙的剪力墙试件的峰值水平力试验值小于现浇剪力墙，其偏心受压承载力仍可按整墙计算，但不计入预制填充墙的竖向分布钢筋。采用有限元分析程序ABAQUS，对试件进行非线性数值模拟及参数分析。结果表明：随着预制填充墙中水平接缝设置的聚苯板厚度增加，水平承载力及刚度降低，变形能力有所提高；随着两侧现浇剪力墙长度减小，水平承载力及刚度降低，变形能力显著提高。
为研究水平接缝设置聚苯板的预制填充墙对剪力墙抗震性能影响，完成了4个尺寸相同的剪力墙试件拟静力试验，其中3个试件两侧为现浇剪力墙、中间为水平接缝设置聚苯板的预制填充墙，1个试件为用作对比的整体现浇剪力墙。试验结果表明：4个试件的破坏形态都是整墙正截面受压破坏，但中间为预制填充墙的试件，其两侧现浇墙与预制填充墙结合面开裂、竖向裂缝贯通墙高，中间预制填充墙裂缝明显较少，且现浇墙两端均设置约束边缘构件的试件中间预制填充墙的裂缝更少。试件的极限位移角为1/83~1/50。与现浇剪力墙相比，中间为预制填充墙的剪力墙试件屈服刚度降低了19.4%~61.6%，峰值刚度降低了37.8%~55.6%，表明水平接缝设置聚苯板的预制填充墙可以有效降低刚度。中间为预制填充墙的剪力墙试件的峰值水平力试验值小于现浇剪力墙，其偏心受压承载力仍可按整墙计算，但不计入预制填充墙的竖向分布钢筋。采用有限元分析程序ABAQUS，对试件进行非线性数值模拟及参数分析。结果表明：随着预制填充墙中水平接缝设置的聚苯板厚度增加，水平承载力及刚度降低，变形能力有所提高；随着两侧现浇剪力墙长度减小，水平承载力及刚度降低，变形能力显著提高。
2023,
40(11):
155-167. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0133
摘要:
为研究型钢混凝土(SRC)柱在压弯剪扭复合受力状态下的抗震性能，以截面尺寸、型钢含钢率、纵筋配筋率、体积配箍率和栓钉位置为变化参数，完成了12根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土(RC)对比柱的压弯剪扭低周反复试验。观察了试件在复合受扭状态下的破坏形态，对比分析了各试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能及延性性能。结果表明：在压弯剪扭受力状态下，所有试件均发生弯扭破坏；荷载-柱顶位移滞回曲线呈饱满的梭形，扭矩-扭转角曲线为捏拢的“S”形；增大截面尺寸和配筋率可有效提高SRC柱的抗扭和抗弯承载力；峰值荷载前，抗扭刚度的退化速率明显快于抗弯刚度的退化速率，增大型钢含钢率和配筋率可延缓SRC柱的刚度退化；SRC柱的抗弯耗能能力优于抗扭耗能能力，扭转延性大于弯曲延性；与方形截面相比，矩形截面具有更好的扭转变形能力；在工字钢翼缘上焊接栓钉可有效提高SRC柱的抗震性能；根据现行规范和试验数据，提出SRC柱构造设计的相关建议和扭转耗能退化的经验公式。
为研究型钢混凝土(SRC)柱在压弯剪扭复合受力状态下的抗震性能，以截面尺寸、型钢含钢率、纵筋配筋率、体积配箍率和栓钉位置为变化参数，完成了12根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土(RC)对比柱的压弯剪扭低周反复试验。观察了试件在复合受扭状态下的破坏形态，对比分析了各试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能及延性性能。结果表明：在压弯剪扭受力状态下，所有试件均发生弯扭破坏；荷载-柱顶位移滞回曲线呈饱满的梭形，扭矩-扭转角曲线为捏拢的“S”形；增大截面尺寸和配筋率可有效提高SRC柱的抗扭和抗弯承载力；峰值荷载前，抗扭刚度的退化速率明显快于抗弯刚度的退化速率，增大型钢含钢率和配筋率可延缓SRC柱的刚度退化；SRC柱的抗弯耗能能力优于抗扭耗能能力，扭转延性大于弯曲延性；与方形截面相比，矩形截面具有更好的扭转变形能力；在工字钢翼缘上焊接栓钉可有效提高SRC柱的抗震性能；根据现行规范和试验数据，提出SRC柱构造设计的相关建议和扭转耗能退化的经验公式。
2023,
40(11):
168-178. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0136
摘要:
辅助索被认为是长索振动控制中一种富有潜力的手段。为研究安装辅助索后系统的固有特性及其随关键参数的变化规律，建立了由N根垂索和M道辅助索组成的索网系统的模型，得到其无量纲运动方程，引入边界条件、连续条件和平衡条件进行求解。将模型退化到双索-辅助索系统，求得其无量纲频率方程。采用数值分析研究了Irvine参数λ2、辅助索刚度和位置、波速比η等关键参数对系统频率和模态的影响。研究表明，当两索参数相同时，垂度仅影响反相频率，故同相振动和反相振动的ω-λ2曲线分别表现为“穿越”(cross-over)现象和“转向”(veering)现象。当λ2为某特定值时，任意辅助索刚度下的一阶反相振动频率均等于一阶同相频率，从而频率曲线均通过第一个“穿越”点。两索参数相同时，增大辅助索刚度仅提高系统反相振动频率，但其增幅不超过1。两索波速不同时，系统所有频率均随波速差异增大而发生往高阶的“跳阶”(jumping)现象，且频率阶次越高“跳阶”次数越多。
辅助索被认为是长索振动控制中一种富有潜力的手段。为研究安装辅助索后系统的固有特性及其随关键参数的变化规律，建立了由N根垂索和M道辅助索组成的索网系统的模型，得到其无量纲运动方程，引入边界条件、连续条件和平衡条件进行求解。将模型退化到双索-辅助索系统，求得其无量纲频率方程。采用数值分析研究了Irvine参数λ2、辅助索刚度和位置、波速比η等关键参数对系统频率和模态的影响。研究表明，当两索参数相同时，垂度仅影响反相频率，故同相振动和反相振动的ω-λ2曲线分别表现为“穿越”(cross-over)现象和“转向”(veering)现象。当λ2为某特定值时，任意辅助索刚度下的一阶反相振动频率均等于一阶同相频率，从而频率曲线均通过第一个“穿越”点。两索参数相同时，增大辅助索刚度仅提高系统反相振动频率，但其增幅不超过1。两索波速不同时，系统所有频率均随波速差异增大而发生往高阶的“跳阶”(jumping)现象，且频率阶次越高“跳阶”次数越多。
2023,
40(11):
179-189, 205. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0144
摘要:
采用内置型钢短柱对钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱节点进行增强。为明确该节点中内置非贯通型钢STRC柱的控制截面位置及压弯承载力，进行了内置不同长度型钢STRC柱及无型钢对比试件的拟静力试验及有限元模拟研究，分析了试件的受力机理及压弯承载力，探讨了型钢长度和钢管约束等因素的影响。研究结果表明：随着内置型钢长度增加，破坏截面有从型钢-混凝土过渡截面转移至柱根的趋势；增大钢管径厚比会削弱其抗弯贡献，从而减小过渡截面压弯承载力，影响破坏截面位置。基于试验及有限元分析结果，提出柱根及过渡截面压弯承载力计算模型，建立内置型钢临界长度的确定方法，研究结果为STRC柱的设计及节点中型钢的参数确定提供理论依据。
采用内置型钢短柱对钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱节点进行增强。为明确该节点中内置非贯通型钢STRC柱的控制截面位置及压弯承载力，进行了内置不同长度型钢STRC柱及无型钢对比试件的拟静力试验及有限元模拟研究，分析了试件的受力机理及压弯承载力，探讨了型钢长度和钢管约束等因素的影响。研究结果表明：随着内置型钢长度增加，破坏截面有从型钢-混凝土过渡截面转移至柱根的趋势；增大钢管径厚比会削弱其抗弯贡献，从而减小过渡截面压弯承载力，影响破坏截面位置。基于试验及有限元分析结果，提出柱根及过渡截面压弯承载力计算模型，建立内置型钢临界长度的确定方法，研究结果为STRC柱的设计及节点中型钢的参数确定提供理论依据。
2023,
40(11):
190-205. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0152
摘要:
为研究装配整体式齿槽剪力墙的抗震性能及竖向接缝性能，对1片现浇剪力墙和3片齿槽剪力墙进行了拟静力试验，变化参数包括轴压比和剪跨比。试验结果表明：墙体发生弯曲破坏，齿槽剪力墙与现浇剪力墙承载力和刚度基本相当，具有良好的抗震性能，可满足“等同现浇”的性能需求；位移角为1/1000时，齿槽剪力墙竖向接缝保持完好；位移角大于1/500时，竖向接缝两侧墙体发生竖向错动变形。齿槽剪力墙滞回曲线饱满，位移延性系数大于5，具有良好的变形能力；提高轴压比、降低剪跨比，加速了竖向接缝开裂并促进竖缝两侧相对变形的发展；改变轴压比和剪跨比对齿槽剪力墙承载力和变形性能的影响规律与现浇剪力墙相同；较高轴压力作用时，墙体破坏集中于竖向插筋孔区域形成竖向裂缝，墙角压溃区域减小。采用ABAQUS软件进行有限元分析，模拟骨架曲线及破坏形态与试验结果吻合良好；改变轴压比、剪跨比对墙体性能的影响与试验结果一致，增加横向槽孔尺寸、减少横向槽孔内侧尺寸，对墙体力学性能基本无影响。
为研究装配整体式齿槽剪力墙的抗震性能及竖向接缝性能，对1片现浇剪力墙和3片齿槽剪力墙进行了拟静力试验，变化参数包括轴压比和剪跨比。试验结果表明：墙体发生弯曲破坏，齿槽剪力墙与现浇剪力墙承载力和刚度基本相当，具有良好的抗震性能，可满足“等同现浇”的性能需求；位移角为1/1000时，齿槽剪力墙竖向接缝保持完好；位移角大于1/500时，竖向接缝两侧墙体发生竖向错动变形。齿槽剪力墙滞回曲线饱满，位移延性系数大于5，具有良好的变形能力；提高轴压比、降低剪跨比，加速了竖向接缝开裂并促进竖缝两侧相对变形的发展；改变轴压比和剪跨比对齿槽剪力墙承载力和变形性能的影响规律与现浇剪力墙相同；较高轴压力作用时，墙体破坏集中于竖向插筋孔区域形成竖向裂缝，墙角压溃区域减小。采用ABAQUS软件进行有限元分析，模拟骨架曲线及破坏形态与试验结果吻合良好；改变轴压比、剪跨比对墙体性能的影响与试验结果一致，增加横向槽孔尺寸、减少横向槽孔内侧尺寸，对墙体力学性能基本无影响。
2023,
40(11):
206-217, 226. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.03.0259
摘要:
为了研究三轴受压下UHPC的受力性能，以围压大小和钢纤维掺量为试验参数，进行20组UHPC试件常规三轴试验，分析UHPC的破坏形态、应力-应变曲线、峰值应力和应变等力学性能。结果表明：围压和钢纤维掺量均为零的试件破坏时呈劈裂破坏，其他试件则呈剪切破坏；围压和钢纤维掺量对应力-应变曲线弹性模量和弹性段曲线形状影响较小；随着围压增大，峰值应力和应变呈不断增大趋势；随着钢纤维掺量增大，峰值应力和轴向峰值应变呈先增大后不变和先增大后减小趋势，环向峰值应变则呈增大趋势。通过对UHPC八面体正应力-体积应变和剪应力-剪应变关系进行分析，基于Drucker-Prager二参数准则，建立了UHPC八面体破坏准则计算方法。`
为了研究三轴受压下UHPC的受力性能，以围压大小和钢纤维掺量为试验参数，进行20组UHPC试件常规三轴试验，分析UHPC的破坏形态、应力-应变曲线、峰值应力和应变等力学性能。结果表明：围压和钢纤维掺量均为零的试件破坏时呈劈裂破坏，其他试件则呈剪切破坏；围压和钢纤维掺量对应力-应变曲线弹性模量和弹性段曲线形状影响较小；随着围压增大，峰值应力和应变呈不断增大趋势；随着钢纤维掺量增大，峰值应力和轴向峰值应变呈先增大后不变和先增大后减小趋势，环向峰值应变则呈增大趋势。通过对UHPC八面体正应力-体积应变和剪应力-剪应变关系进行分析，基于Drucker-Prager二参数准则，建立了UHPC八面体破坏准则计算方法。`
2023,
40(11):
218-226. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.04.0278
摘要:
为研究RC梁构件基于能量的抗震设计方法，需建立一个合理的损伤指数来量化损伤。课题组前期建立了RC梁构件耗能能力与位移幅值、累积耗能和设计参数的量值关系，并提出了RC梁构件基于耗能能力的损伤指数和性能指标限值。该文在既有研究基础上提出RC梁构件基于耗能能力损伤指数的抗震设计方法。研究表明：该抗震设计方法与结构设计参数和地震参数建立了量值联系，从而便于指导结构设计；配箍率的增加可以降低RC梁构件的损伤，减损效果先急后缓；持时的增加可加剧RC梁构件损伤的发展，增加效果先快后慢；配筋率的增加可以从整体上降低RC梁构件的损伤；该抗震设计方法可以弥补现行建筑抗震设计规范中未能考虑持时效应的不足。
为研究RC梁构件基于能量的抗震设计方法，需建立一个合理的损伤指数来量化损伤。课题组前期建立了RC梁构件耗能能力与位移幅值、累积耗能和设计参数的量值关系，并提出了RC梁构件基于耗能能力的损伤指数和性能指标限值。该文在既有研究基础上提出RC梁构件基于耗能能力损伤指数的抗震设计方法。研究表明：该抗震设计方法与结构设计参数和地震参数建立了量值联系，从而便于指导结构设计；配箍率的增加可以降低RC梁构件的损伤，减损效果先急后缓；持时的增加可加剧RC梁构件损伤的发展，增加效果先快后慢；配筋率的增加可以从整体上降低RC梁构件的损伤；该抗震设计方法可以弥补现行建筑抗震设计规范中未能考虑持时效应的不足。
2023,
40(11):
227-235. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.0752
摘要:
金属网是由高强钢丝编织而成的三维网状结构，在近程武器(如火箭弹、迫击炮弹)拦截中应用广泛。为研究分析金属网与弹头间相互作用的力学性能，结合金属网的实弹拦截试验情况和破坏特点，设计了刚性弹头加载装置和金属网静压试验平台，开展了刚性弹头加载装置静压金属网的力学性能试验研究。结果表明：在受到加载装置向下静压的过程中，金属网整体上呈现漏斗型变形，金属网中与弹头接触部分的菱形网孔呈现逐步接近于弹头剖面形状的变形；金属网的破坏位于与弹头接触部分的菱形网孔中钢丝交叉节点处。依据试验现象及相关结果的研究，推导了刚性弹头静压金属网临界荷载的理论计算方法，分析了误差产生的原因，理论方法与试验获得的静压临界荷载吻合较好，误差在±10%以内。研究成果可为金属网拦截弹体的初步设计提供参考。
金属网是由高强钢丝编织而成的三维网状结构，在近程武器(如火箭弹、迫击炮弹)拦截中应用广泛。为研究分析金属网与弹头间相互作用的力学性能，结合金属网的实弹拦截试验情况和破坏特点，设计了刚性弹头加载装置和金属网静压试验平台，开展了刚性弹头加载装置静压金属网的力学性能试验研究。结果表明：在受到加载装置向下静压的过程中，金属网整体上呈现漏斗型变形，金属网中与弹头接触部分的菱形网孔呈现逐步接近于弹头剖面形状的变形；金属网的破坏位于与弹头接触部分的菱形网孔中钢丝交叉节点处。依据试验现象及相关结果的研究，推导了刚性弹头静压金属网临界荷载的理论计算方法，分析了误差产生的原因，理论方法与试验获得的静压临界荷载吻合较好，误差在±10%以内。研究成果可为金属网拦截弹体的初步设计提供参考。
2023,
40(11):
236-243. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0139
摘要:
为保证根据实测应力-时间历程数据编制的应力谱最大程度反映载荷实际作用特性，提出了一种基于疲劳损伤的非等间隔应力谱编制方法。通过引入非等间隔自适应比值系数，根据损伤等效原则，建立应力谱分级数与疲劳损伤关系数学模型；考虑每个应力循环的属性特征，采用聚类分析对所有应力循环进行分类，结合支持向量机多分类进行判别，得到不同分级数下的准确率和预测图；综合考虑数学模型得到的损伤相对误差和支持向量机分类准确率，选取应力谱最佳分级数，编制了相应的非等间隔应力谱，并与目前常用的等间隔和非等间隔8级谱进行比较。分析结果表明：基于损伤等效原则，采用聚类分析和支持向量机进行应力谱分级，不仅考虑了所有应力循环的整体特征，很大程度保留了应力的局部信息和属性，且根据疲劳累积损伤理论得到的损伤与实际损伤结果差异明显降低，从而更能准确反映实测数据的应力特性和疲劳效应，可为其他实测载荷-时间历程数据进行非等间隔分级和载荷谱编制提供参考。
为保证根据实测应力-时间历程数据编制的应力谱最大程度反映载荷实际作用特性，提出了一种基于疲劳损伤的非等间隔应力谱编制方法。通过引入非等间隔自适应比值系数，根据损伤等效原则，建立应力谱分级数与疲劳损伤关系数学模型；考虑每个应力循环的属性特征，采用聚类分析对所有应力循环进行分类，结合支持向量机多分类进行判别，得到不同分级数下的准确率和预测图；综合考虑数学模型得到的损伤相对误差和支持向量机分类准确率，选取应力谱最佳分级数，编制了相应的非等间隔应力谱，并与目前常用的等间隔和非等间隔8级谱进行比较。分析结果表明：基于损伤等效原则，采用聚类分析和支持向量机进行应力谱分级，不仅考虑了所有应力循环的整体特征，很大程度保留了应力的局部信息和属性，且根据疲劳累积损伤理论得到的损伤与实际损伤结果差异明显降低，从而更能准确反映实测数据的应力特性和疲劳效应，可为其他实测载荷-时间历程数据进行非等间隔分级和载荷谱编制提供参考。
2023,
40(11):
244-256. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.0715
摘要:
为研究泡沫铝填充薄壁铝合金多胞板(MCP)与单胞板(SCP)的吸能能力，该文设计了6种不同截面的泡沫铝填充薄壁铝合金多胞板与1种单胞板，并基于非线性有限元软件LS-DYNA建立了相应的数值模型。对经典铝合金板耐撞击试验及泡沫铝夹芯板耐撞击试验进行了数值模拟，分析表明该数值模型能较好的模拟泡沫铝夹芯板在冲击过程中的撞击力、挠度和变形形态。基于此模型对比研究了不同因素下多胞板与单胞板的吸能特性，分析了其破坏模式和吸能机理，最后通过正交试验的方法分析了不同因素下的吸能效率以及多胞板最优截面类型的选取。结果表明：在面外冲击作用下，泡沫铝填充薄壁铝合金板的破坏模式为对称圆锥式破坏，冲击力-位移曲线和变形图显示其变形过程分为两个阶段：弹塑性变形阶段和回弹阶段；在发生相同位移时，18种不同参数的多胞板，其吸收的总能量(E)和比吸能(SEA)相对于单胞板都提高了400%以上，是一种更具吸能特性的板，可广泛应用于防护工程。
为研究泡沫铝填充薄壁铝合金多胞板(MCP)与单胞板(SCP)的吸能能力，该文设计了6种不同截面的泡沫铝填充薄壁铝合金多胞板与1种单胞板，并基于非线性有限元软件LS-DYNA建立了相应的数值模型。对经典铝合金板耐撞击试验及泡沫铝夹芯板耐撞击试验进行了数值模拟，分析表明该数值模型能较好的模拟泡沫铝夹芯板在冲击过程中的撞击力、挠度和变形形态。基于此模型对比研究了不同因素下多胞板与单胞板的吸能特性，分析了其破坏模式和吸能机理，最后通过正交试验的方法分析了不同因素下的吸能效率以及多胞板最优截面类型的选取。结果表明：在面外冲击作用下，泡沫铝填充薄壁铝合金板的破坏模式为对称圆锥式破坏，冲击力-位移曲线和变形图显示其变形过程分为两个阶段：弹塑性变形阶段和回弹阶段；在发生相同位移时，18种不同参数的多胞板，其吸收的总能量(E)和比吸能(SEA)相对于单胞板都提高了400%以上，是一种更具吸能特性的板，可广泛应用于防护工程。
