【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及领域，具体地涉及一种冲击波作用下结构碎裂过程数值计算方法及一种冲击波作用下结构碎裂过程数值计算系统。
技术介绍
1、进行建筑材料和建筑结构测试时，除了需要考虑材料本身具备足够的载荷承载性能，还需要保证其在结构设计载荷之外，还具有能够应对高速撞击或爆破冲击等高应变率下冲击作用的能力。混凝土结构是使用最广泛的建筑结构，同时，混凝土作为最常见的施工材料也大量的应用在各类基建工程中。基于此，混凝土结构及材料的一项重要评价指标就是评估由冲击应力波引发的混凝土结构及材料的变形、破裂、破碎及飞散等一系列力学行为。
2、目前对混凝土的评估方法大体可以分为两类，一是现场实验法，二是数值模拟法。其中，现场试验往往基于各种类型的动态冲击试验台进行评估，通过对实验数据进行总结提升，形成用于评估特定冲击载荷下混凝土的评估模型；此类方法虽然简单易用，但评估对象及评估场景的局限性较大，而且施加冲击波的形式比较局限，无法适用各类实施场景。数值模拟法基于严格的力学方程及数值求解策略，可精确计算出各种冲击载荷下混凝土结构及材料的损伤破裂过程及破碎后碎块群的飞散过程；但此类方法需要建立复杂的计算模型，且现有的数值模拟法，往往仅能进行简单的力学性质计算，对应结构情况与冲击波情况的准确耦合，还不存在准确的计算方法。由于现有方法进行结构碎裂过程数值计算存在的效率低和准确性差的问题，需要创造一种新的冲击波作用下结构碎裂过程数值计算方法。
技术实现思路
1、本专利技术实施方式的目的是提供一种冲击波作用下
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种冲击波作用下结构碎裂过程数值计算方法，所述方法包括：获取待计算场景下目标结构的结构类型，并基于目标结构的结构类型选定适用的结构损伤模型；基于当前场景构建冲击波仿真模型，动态调整起爆参数，基于不同起爆参数进行对应的冲击波仿真，获得当前场景的冲击波超压函数，并基于当前场景的冲击波超压函数获得当前场景的冲击波超压时程曲线；基于所述冲击波超压时程曲线进行所述结构损伤模型加载，获得加载结构损伤模型；基于连续介质与非连续介质耦合的算法执行加载结构损伤模型求解，获得目标结构的碎裂过程数值。
3、可选的，所述目标结构的结构类型包括：砌体结构类型和钢筋混凝土结构类型。
4、可选的，所述结构损伤模型包括：砌体结构损伤模型和钢筋混凝土结构损伤模型。
5、可选的，所述方法还包括构建砌体结构损伤模型，包括：分别构建砌体结构的hjc模型和粘接面断裂能模型；其中，hjc模型用于描述砌体结构在冲击波作用下的实体损伤；粘接面断裂能模型用于描述砌体结构在冲击波作用下的粘接面损伤；进行砌体结构的hjc模型和粘接面断裂能模型耦合，获得砌体结构损伤模型。
6、可选的，砌体结构的hjc模型的构建方法为：在屈服应力关系下，耦合砌体内部的孔洞坍塌作用，分别对线弹性阶段、过渡阶段和压实阶段进行hjc模型构建；其中，屈服应力表示为：
7、
8、其中，为归一化的屈服应力d为结构损伤因子；p*为归一化的压力；为无量纲等效于变率；a为归一化的材料内聚强度；b为归一化的压力硬化系数n为压力硬化指数；c为应变率系数；和满足以下关系：
9、
10、其中，σy为屈服应力；fc'为无侧限抗压强度；p为冲击波压力；为真实应变率；为参考应变率；基于线弹性阶段、过渡阶段和压实阶段的hjc模型获得冲击波压力变化曲线下的砌体结构的hjc模型。
11、可选的，线弹性阶段的hjc模型为：
12、p＝kelasticμ
13、p＜pcrush
14、其中，为弹性体积模量；μ为体应变；pcrush为孔洞坍塌压力；μcrush为弹性极限体积应变。
15、可选的，过渡阶段的hjc模型为：
16、
17、pcrush≤p≤plock
18、其中，ktran为过渡段体积模量；pmax为卸载前所达到的最大压力；μmax为卸载前所达到的最大体积应变；f为压缩系数；k1为体积模量常数；plock为孔洞压实压力。
19、可选的，压实阶段的hjc模型为：
20、
21、p≥plock
22、其中，k2、k3为体积模量常数；为等效体积应变。
23、可选的，砌体结构的粘接面断裂能模型的构建方法包括：在粘接面上引入法向弹簧和切向弹簧，获得粘接面的虚拟界面，用于表示粘接面的作用力；基于增量法计算所述虚拟界面的法向和切向试探接触力，计算式为：
24、
25、其中，fn为法向接触力；fs为切向接触力；kn、ks为切向、法向接触刚度；ac为虚拟界面的面积；δdun、δdus为切向、法向相对位移增量；t0为加载过程初始时刻；t1为加载过程的下一个模拟时刻；基于预设修正函数进行增量法计算式修正，获得修正后的计算式，作为砌体结构的粘接面断裂能模型。
26、可选的，所述预设修正函数包括：拉升修正函数和剪切修正函数；其中，拉升修正函数为：
27、
28、其中，σt0、σt(t0)、σt(t1)分别为初始时刻、本时刻和下一个模拟时刻虚拟界面上的抗拉强度；δun为当前时刻虚拟界面上的法向相对位移；gft为拉伸断裂能；剪切修正函数为：
29、
30、其中，φ为虚拟界面的内摩擦角；c0、c(t0)、c(t1)分别为初始时刻、本时刻和下一模拟时刻虚拟界面上的粘聚力；δus为当前时刻虚拟界面上的切向相对位移；gfs为剪切断裂能。
31、可选的，所述方法还包括：构建钢筋混凝土结构损伤模型，包括：将钢筋作为杆件，混凝土作为块体单元，进行插值块体模型构建；其中，所述插值块体模型构建方法为：若杆件节点位于某块体单元内部，则认定该块体单元为插值块体；建立插值块体中杆件节点与块体单元的差值耦合关系，关系式为：
32、
33、其中，fgn、kgn、δugn分别为杆件与混凝土之间的推拉力、推拉刚度以及杆件轴向相对位移；fgs、kgs、δugs分别为杆件与混凝土之间的侧向压力、侧压刚度及侧向相对位移；δugn和δugs满足以下规则：
34、
35、其中，ubn为杆件节点沿着杆件轴向的位移；ubs为杆件节点沿着垂直于杆件轴向的位移；uen-i为与杆件节点对应的插值块体第i个节点沿着杆件轴向的位移分量；ues-i为与杆件节点对应的插值块体第i个节点沿着垂直于杆件轴向的位移分量；基于mohr-coulomb模型和所述耦合关系分别进行拉拔失效过程模型和推压失效过程模型构建，基于模拟结果获得钢筋混凝土结构损伤模型。
36、可选的，所述基于mohr-coulomb模型和所述耦合关系分别进行拉拔失效过程模型和推压失效过程模型构建，包括：拉拔失效过程模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种冲击波作用下结构碎裂过程数值计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标结构的结构类型包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构损伤模型包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括构建砌体结构损伤模型，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，砌体结构的HJC模型的构建方法为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，线弹性阶段的HJC模型为：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，过渡阶段的HJC模型为：
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，压实阶段的HJC模型为：
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，砌体结构的粘接面断裂能模型的构建方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预设修正函数包括：
11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：构建钢筋混凝土结构损伤模型，包括：
12.根据权利要求11所述的方
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于当前场景构建冲击波仿真模型动态调整起爆参数，基于不同起爆参数进行对应的冲击波仿真，获得当前场景的冲击波超压函数，包括：
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述冲击波超压时程曲线进行所述结构损伤模型加载，获得加载结构损伤模型，包括：
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于连续介质与非连续介质耦合算法执行所述结构损伤模型求解，获得目标结构的碎裂过程数值，包括：
16.一种冲击波作用下结构碎裂过程数值计算系统，其特征在于，所述系统包括：
17.一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行权利要求1-15中任一项权利要求所述的冲击波作用下结构碎裂过程数值计算方法。
...【技术特征摘要】
1.一种冲击波作用下结构碎裂过程数值计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标结构的结构类型包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构损伤模型包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括构建砌体结构损伤模型，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，砌体结构的hjc模型的构建方法为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，线弹性阶段的hjc模型为：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，过渡阶段的hjc模型为：
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，压实阶段的hjc模型为：
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，砌体结构的粘接面断裂能模型的构建方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预设修正函数包括：
11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：构建钢筋混凝土结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌晓东，于安峰，葛春涛，王浩喆，刘金玲，慕云涛，林俣洁，党文义，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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