3D打印混凝土力学性能及壳体结构抗冲击性能研究
在21世纪的今天，人口老龄化已经成为了一个全球性的问题。而这个问题又引起了非常多其他的问题，其中之一就是用人成本不断增加，这一问题对于一些依靠劳动力的行业而言无疑是巨大的冲击。对于建筑业来说这一问题也无法避免。3D打印技术的出现可以说为一些问题的解决提供了更好的方案，尤其是对于建筑行业。将这项技术用于建筑行业也证明了解决这些问题可以通过智能制造的方式。 3D打印技术在近10年来的开展堪称迅猛，其使用范围遍及全球，目前已经在多个行业领域得到了不同程度的发展。而伴随着3D打印技术近10年来在各个领域的的运用与发展，3D打印无疑为月球基地的建设提供了一种更新的也更可行的方案。 本文以ANSYS/LS-DYNA有限元计算程序为基础，通过该程序建立相关模型，在考虑了接触非线性、材料非线性及几何非线性等力学特性的基础上，计算分析了在冲击荷载作用下3D打印混凝土结构的动态响应与破坏特征，本文主要工作内容如下： (1)针对3D打印混凝土结构，以湖南省各项材料指标为依据设计了3D打印实验所需混凝土材料配比，在此基础上打印了试块，并对试块进行了抗压强度试验，得出了该配合比下的抗压强度及弹性模量，为后续有限元分析提供了数据。同时使用此配合比进行了单曲率拱的打印，为后续变曲率拱的打印研究做好了基础。 (2)基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件，建立了混凝土结构冲击响应数值分析，与相关文献的试验结果进行对比，表明该模型分析较为有效：通过ANSYS/LS-DYNA软件建立球体冲击混凝土球壳模型，在模型中选择J-H-C模型作为混凝土的本构模型，来承受冲击载荷作用。同时，分析总结了该模型的计算结果，并在此基础上对月球基地的建设给出了一些建议。 (3)球体冲击混凝土拱壳模型的建立基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件，通过ANSYS/LS-DYNA软件建立相关模型，在模型中选择J-H-C模型作为混凝土的本构模型，来承受冲击载荷作用。同时，分析总结该模型的计算结果，再与球壳结构在球体冲击荷载作用下的结果进行了对比分析。最后在此基础上对月球基地的建设给出了一些建议。
3D打印混凝土;力学性能;壳体结构;抗冲击作用;动态响应
长沙理工大学
硕士
建筑与土木工程
蒋友宝
2020
中文
TU528
2022-01-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）