【摘 要】
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由于我国地形地貌复杂,气候多变,因此泥石流成为了主要自然灾害之一。关于泥石流的防治措施方面,柔性防护体系因其自身具备良好的耗能性能而被广泛应用于实际工程。纵观我国的柔性防护体系研究历程,普遍采用的是钢丝绳网,而有关其余防护材料的研究甚少。本文基于国内外柔性防护体系的研究现状,在继承传统被动柔性防护形式的基础上,引入了一种以纤维复合材料为主,辅以固定系统组成的新式柔性防护体系。本文的防护网形状以矩形
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由于我国地形地貌复杂,气候多变,因此泥石流成为了主要自然灾害之一。关于泥石流的防治措施方面,柔性防护体系因其自身具备良好的耗能性能而被广泛应用于实际工程。纵观我国的柔性防护体系研究历程,普遍采用的是钢丝绳网,而有关其余防护材料的研究甚少。本文基于国内外柔性防护体系的研究现状,在继承传统被动柔性防护形式的基础上,引入了一种以纤维复合材料为主,辅以固定系统组成的新式柔性防护体系。本文的防护网形状以矩形为主,纤维复合材料因其柔性,便于施工操作,防护网采用的矩形又可连接成多跨体系,适应多种地形。本文通过ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件和冲击试验相结合的研究方法,对纤维复合材料柔性防护体系的基本构成单元“防护网”进行了冲击荷载下的动力响应分析,主要研究的内容包括以下几个方面:（1）了解了国内外泥石流防治工程的研究现状,在继承前人的研究成果基础上确定了自己的课题方向。同时,推导与整理了冲击动力学中的动力平衡方程、能量与冲击力计算公式、ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件的主要设置以及绳索动力学中有关柔性体的运动方程。（2）通过对4组纤维复合材料试件的单轴拉伸试验,研究了不同纤维复合材料的基本力学性能,对比了材料之间的性能差别。结果表明:拉伸强度由大到小依次为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维;而碳/芳混编复合材料的拉伸结果表现为负混杂效应。（3）从边界条件、体系长宽比、材料类别以及结构形式等角度出发,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对模型的冲击力、能量、位移、加速度等进行分析。主要结论为:减少约束条件、适当扩大长宽比与网格间距有利于柔性防护网的耗能性能优化;高弹性模量材料的冲击力峰值更大,冲击物与结构接触的时间加快;冲击十字结构、3×3体系以及5×5体系,冲击力到达峰值的速度、能量转化的时间均变快,而位移峰值逐渐减小。（4）基于有限元模拟的结果,选取部分数值模拟工况作为试验方案进行冲击试验,试验中记录模型关键点的应变、位移和加速度数据,并与对应的数值模拟结果进行对比。结果表明:应力波的路径越长,结构的应变峰值和加速度响应逐渐减弱;增大冲击物质量,玻璃纤维复合材料的位移峰值最大;对比了两种节点连接方式,卡扣连接会影响构件的动态响应值,而绳结方式能加强结构整体性,弱化前者的缺点。
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