冲击载荷作用下结构的动力响应分析
大范围变速运动时变冲击面载荷作用下板架结构冲击响应分析
ｍｏ ｉｇｉｔ ｍｍｏ ａ ｌ ｒｓｕｅ ｏ ｕ ｅｓｏ ｍａｌｌａ － ａ ｓ ｇａｅ ｓ ｎ ｅｆｒ ｌ ｓｐ ｅｅ ｔｄ ｆｒ ｈ ｖｎ ｎｏｉ ｖ ｂｅｐ ｅｓｒ ｎ ｎ ｍｂ ｒ ｆｓ ｌ ｏ ｄ ｐ ｓｉ ａ ，ａ ｄ ｔ ｏｍｕａｉ ｒｓｎｅ ｏ ｅ ｎ ｒ ｈ ｔ
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｉ ｓｕ ｙ ａｍｓａ ｈ ｍｐ ｌｅｒ ｓ ｏ ｓ ｒｂｅ ｏ ｅ ｋ－ｒｌ ｇ ｔｕ ｔｒ ａ ｅ ｙ ｔｅｉ ａ ｔ ｓｒ ｃ ： ｈ ｓ ｔｄ ｉ ｔ ｅｉ ｕｓ ｅｐ ｎ ｅｐｏ ｌｍ ｆｄ ｃ — ｉ ａ ｅｓｒ ｃｕ ｅｌ ｄ ｄｂ ｈ ｍｐ ｃ ｔ ｇ ｌ ｏ
大范 围变速运动 时变 冲击面载荷作用下 板 架 结构 冲 击 响应 分 析
陈 志坚 ，艾 海峰
（ 军 工 程大 学 船 舶 与 动 力 学 院 ，武 汉 ４ ０ ３ ） 海 ３０ ３
摘 要 ： 对 板 架 结 构 上 的大 范 围变 速 运 动 时 变 载 荷 冲击 作 用 问题 进 行 研 究 ， 用 微 小 时段 内 冲 量 等 效 的原 理 ， 针 运 推 导 出 将大 范 围变 速 运 动 时 变 载 荷 转 化成 若 干 个 ” 荷 经 过小 区 域 ” 的 非 移 动 载 荷 的 计 算 公 式 ， 出 了 载荷 等 载 上 给 效 的误 差估 计 与 控 制 公 式 ， 此 基 础 上 进 一 步提 出 了对 板 架 结 构进 行 冲击 响 应 分 析 的 有 限 元 建 模 方 法 。基 于 该 在
冲击载荷条件下的机械结构可靠性分析方法
冲击载荷条件下的机械结构可靠性分析方法冲击载荷条件下的机械结构可靠性分析方法摘要：随着工程领域对机械结构可靠性的要求不断提高，对于冲击载荷条件下机械结构可靠性的研究也越来越重要。
本文主要探讨了冲击载荷条件下的机械结构可靠性分析方法，包括静态强度与刚度分析、动态响应分析以及可靠性指标的计算方法等。
1. 引言机械结构可靠性是工程设计中一个重要的问题。
在工程实践中，机械结构常常受到各种冲击载荷的作用，如振动、冲击、外加力等。
因此，冲击载荷条件下机械结构的可靠性分析成为了研究的热点。
2. 静态强度与刚度分析静态强度与刚度分析是机械结构可靠性分析的基础。
通过结构静态力学分析，可以获得机械结构在冲击载荷作用下的应力、应变以及刚度等参数，从而评估结构的强度与刚度是否满足设计要求。
静态强度与刚度分析的关键是确定合适的载荷模型和边界条件，并采用适当的数值计算方法进行求解。
常用的计算方法包括有限元方法和解析方法等。
3. 动态响应分析冲击载荷作用下，机械结构会出现动态响应现象，如振动、共振等。
动态响应分析是了解机械结构在冲击载荷下动力学性能的重要手段。
通过分析结构的固有频率、振动模态以及响应特性，可以评估结构的动态稳定性和抗冲击能力。
动态响应分析可以采用有限元动力学分析方法进行求解，也可以利用实验测试获取结构的模态参数和动态响应数据，进而进行分析与评估。
4. 可靠性指标的计算方法可靠性指标是评价机械结构可靠性的重要指标。
可靠性指标通常包括失效概率、可靠度指标、安全系数等。
针对冲击载荷条件下的机械结构，可靠性指标的计算方法需要考虑载荷的变化和不确定性。
常用的可靠性计算方法包括统计方法、极限状态方法和蒙特卡洛模拟方法等。
这些方法可以通过多次模拟运算，得到结构在冲击载荷条件下的可靠性指标，并进行可靠性评估和优化设计。
5. 结论本文对冲击载荷条件下的机械结构可靠性分析方法进行了探讨。
静态强度与刚度分析可以评估结构是否满足设计要求，而动态响应分析可以了解结构的动力学性能。
冲击载荷作用下方形蜂窝夹层板塑性动力响应分析
中 图 分 类号 ：Ｏ３ ４． ４ １ 文 献标 识 码 ：Ａ
Ｄｙ ｍ ｉ ａ ｔｃ ｒ ｓ ｎｓ ｆｓ ｎｄ ｃ ｌ ｔ ｓ ｗｉｈ ｓ ａ ｅ ｎａ ｃ ｐｌ ｓｉ ｅ ｐｏ ｅ ｏ ａ ｗｉ ｈ ｐ ａ ｅ ｔ ｑｕ ｒ
ｈ ｎ ｙ ｏ ｏ ｅ ｕ ｊ ｃｅ ｏｓ ｏ ｋ ｌａ ｉｇ ｏ ｅ ｃ ｍｂ ｃ ｒ ｓｓ ｂ ｔｄ ｔ ｈ ｃ ｄｎ ｅ ｏ
ｓ ｌｔｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｓ ｎｓ ｆｓ ｎ ｐ ｉｔｎ ｈ ｅ ｐｏ ｅ ｏ ａ ｄｗｉ ｈ ｐ ａｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ｔ ｇ ｓ ｃ ｌｔ ｓｉ ｔ ｈｒ ｅ ｓａ ｅ ．Ａｎｄ ａ ｐ ｏ ｉ ｔ ｏ ｍｕ ａ ｅ ｔｍａｉ ｈ ｅ — ｎ ａ ｐｒ ｘｍａｅ ｆ ｒ ｌ ｓｉ ｔ ｎｇ ｔ ｅ ｐ ｒ
０ｃ ．２ ０ ｔ ０１
冲 击 载 荷作 用 下 方形 蜂 窝夹 层 板 塑性 动 力 响应 分 析
梁 军 ，刘 均 ， 远 胜 。 程
（ １海 军 装 备 部 ，北京 １ ０ ４ ；２华 中 科技 大学 船 舶 与 海 洋 工 程学 院 ，武 汉 ４ ０ ７ ０８１ ３ ０ ４）
残 余 变 形 的 近似 计 算 公 式 ， 与有 限元 仿 真 结果 进 行 了 比较 ， 并 两者 吻合 良好 ， 证 了文 中方 法 的正 确 性 。 该 方 法 验
冲击载荷作用下结构的动力响应分析
20040501
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
在爆炸、撞击等强渤载蘅豹作用下结掏将表现出与准静态情形缀不稽同 的力学行为。由于外加的裁荷随时间变化褥很快，结构的变形也变化得很快， 惯性力的作用将不可忽略。本文对结构受冲击载荷作用下的动力响应做了一 螺磷究，归纳起来主黉蠢以下三个方匿。
１。任意净蠢载瑟佟翔下，篱支粱瑟露蔽交形豹动力确敝褥往。采瘸爨 黧性假定，忽略应变强化效应和应变率的散应并考虑由于有隧变形而导致的 轴力的影响，研究任意时间历程冲击载葡作用下简支粱的塑性动力响应问 题。采用矩形形状的屈服条件，并将粱的邀动依照塑性铰的不间分为四个不 麓黥玲致，其中纂一耧雾瑟玲葭为蕈铰逡动搂式，第二器第三验毅为嚣铰运 动模式。最后给出了饺意时刻梁的运动状态和变形状态的解析表达式。
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ．
３．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｕ－ｓｈａｐｅｄ
ｂｅａｍ ｉｍｐａｃｔｅｄ ｂｙ ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｄｅｎｇｚｈｏｕ ｂｒｉｄｇｅ ｕｓｉｎｇ ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓ
爆炸冲击载荷下加筋板塑性动力响应分析
； 一
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Ｉ —— 不考虑应变率效应
Ｏ０ ２ ０Ｏ ３
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一 Ｄ＝ ４ ～ｑ ３９ … ” Ｄ＝ ０ｓ。 ６８ ４ｓ ＝ ．１ ４ ‘
时 间／ ｓ
弦波和矩形波的峰值 ， ６ 图 给出了不同冲击波作用
爆 炸 冲击 载 荷 下加 筋 板 塑 性 动力 响应 分 析
祝 伟， 刘敬喜
（ 华中科技 大学 船舶 与海洋工程 学院， 武汉 ４０ ７ ） ３ ０４ 摘 要： 基于非线性动力学软件 Ａ ａｕ ， 爆炸 冲击 载荷下 的加筋板 塑性动力 响应行为进 行研究 ， ｂ ｑ ｓ对 探讨
加筋板的结构 形式 、 载荷冲击波波形 、 材料应变率效应等参数 对加筋板 塑性 动力响应 的影 响。仿真分析结果
时 间／ ０
图 ６ 载 荷 波 形 对 单 根 加 筋 板 最 终 变 形 的 影 响
应变 率效 应对 加筋 板 塑性 动力 响应 的影响是 不可 忽视 的 。对 于 不 同 材料 的软 钢 ， 变 率效 应 应 参数 Ｄ 和 ｑ的 大小 是不 同 的 ； 但对 于 同一 材料 的 软钢 而 言 ， ｑ为 定值 。 Ｄ、
弹性模量 Ｅ＝ １ Ｐ ， 松 比 ＝０ ３ 屈 服 极 限 ２ ０Ｇ ａ 泊 ．，
为 ３ ０ Ｍ ａ ０ Ｐ 。
析， 研究加筋板的几何结构形式 、 爆炸冲击载荷形 式 和材料 的应 变率效 应等参 数对 塑性 动力 响应 的
影响。
１ ３ 冲击载 荷形 式 ．
实 际情 况 下 的 冲击 载 荷 见 图 ２ ） 冲击 载 荷 ａ， 大致 分为两 个 阶段 ， 阶段 和 一 阶段 。在 阶
机械结构冲击响应分析与优化设计
机械结构冲击响应分析与优化设计引言：机械结构的冲击响应分析和优化设计是工程领域中的重要课题，它涉及到机械结构的强度、稳定性和可靠性等问题。
在实际工程中，机械结构经常会受到冲击载荷的作用，例如汽车发动机的高速启动、桥梁承受的车辆碰撞力等。
因此，通过冲击响应分析和优化设计，可以保证机械结构在冲击载荷下具有较好的性能。
1. 冲击响应分析的基本原理和方法冲击响应分析是指通过数学模型和计算方法，对机械结构在冲击载荷下的响应进行研究和分析。
在分析过程中，需要考虑结构的动力特性、材料的力学性能以及载荷的影响等因素。
常用的分析方法包括有限元法、模态分析和动力响应分析等。
有限元法是一种常用的数值计算方法，通过将结构离散成小的有限元单元，并利用单元间的相互联系进行计算。
该方法能够考虑结构的几何形状、材料的性能以及边界条件的影响，对于复杂结构的冲击响应分析具有很高的精度和可靠性。
模态分析是一种基于固有振动的分析方法，它将结构视为由若干固有振动模态线性组合而成的形式。
通过计算结构的固有频率和振型，可以得到结构在冲击载荷下的响应情况。
该方法在分析结构的频率响应和振动特性方面具有很高的优势。
动力响应分析是一种基于结构动力学理论的分析方法，它考虑了结构的动力学特性和载荷的影响。
通过建立结构的动力学模型，并利用动力学方程进行计算，可以得到结构在冲击载荷下的动态响应。
该方法在研究结构的动态特性和冲击响应方面具有很高的应用价值。
2. 优化设计的思路和方法在进行优化设计时，需要考虑结构的冲击响应性能以及经济性和制造可行性。
优化设计的思路可以分为以下几个步骤：首先，需要明确优化设计的目标和约束条件。
根据冲击载荷的情况和结构的具体要求，确定冲击响应的目标，例如降低结构的振动加速度、提高结构的稳定性等。
同时，还需要考虑制造工艺和成本等因素，确定优化设计的约束条件。
其次，通过合理的参数设置和设计方案，进行冲击响应的优化计算。
这包括调整结构的几何形状、选择材料和改变结构的边界条件等。
单位冲击响应的用途
单位冲击响应的用途单位冲击响应是指在单位冲击载荷作用下结构的响应。
它通常指的是单位质量或单位面积的载荷引起的结构动力响应。
单位冲击响应的用途十分广泛，具体包括以下几个方面。
首先，单位冲击响应在结构工程设计和分析中具有重要的应用价值。
在结构设计过程中，冲击载荷是不可避免的一种载荷，例如地震、爆炸、风载荷等。
通过对单位冲击响应进行研究，可以定量评估结构在冲击荷载下的动力反应，为结构的设计提供参考和指导。
此外，单位冲击响应还可以用于结构的优化设计，通过调整结构的几何参数和材料特性，以获得结构最佳的响应性能。
其次，单位冲击响应对于评估设备和系统的可靠性也具有重要意义。
在工业生产和实际工程应用中，许多设备和系统经常会受到冲击载荷的影响，例如汽车、飞机、船舶、机械设备等。
通过研究单位冲击响应，可以了解设备和系统在冲击载荷下的动力响应特性，评估其受力性能和可靠性。
这对于改进设备设计、提高产品质量和延长设备寿命都具有重要的指导作用。
第三，单位冲击响应在地震工程中的应用十分广泛。
地震是一种具有强烈冲击荷载的自然现象，地震荷载会引起结构的严重震动，给人们的生命安全和财产造成巨大威胁。
通过研究单位冲击响应，可以了解结构在地震荷载下的动力响应特性，包括振幅、频率、相位等。
这对于评估结构的抗震性能、选择合适的地震防护措施、制定地震安全规范等都具有重要的意义。
此外，单位冲击响应还可以应用于交通运输工程中。
交通运输工程是一个与安全密切相关的领域，冲击载荷往往是交通运输工程中常见的一种载荷。
例如，汽车碰撞时产生的冲击载荷、铁路车辆在高速行驶时产生的冲击载荷等。
通过研究单位冲击响应，可以了解交通运输系统在冲击载荷下的响应特性，评估交通运输系统的安全性和稳定性。
这对于改进交通运输设施、确保交通安全都具有重要的应用价值。
最后，单位冲击响应还可以应用于材料科学和工程中。
材料的冲击响应是材料力学研究中的重要内容之一。
通过研究单位冲击响应，可以了解材料在冲击载荷下的应变、应力、断裂等力学性能。
冲击响应谱试验依据标准
冲击响应谱试验依据标准冲击响应谱试验是一种常用的结构动力学试验方法，用于评估结构在地震、爆炸等冲击载荷下的响应能力。
冲击响应谱试验依据标准主要包括试验方法、试验设备和试验要求等方面的规定。
本文将对冲击响应谱试验依据标准进行详细介绍。
冲击响应谱试验依据标准主要包括以下几个方面的内容。
首先是试验方法的规定。
试验方法是冲击响应谱试验的基本规程，包括试验的目的、试验的基本原理、试验的步骤和试验的数据处理等内容。
试验方法的规定旨在确保试验能够科学、准确地进行，从而得到可靠的试验结果。
其次是试验设备的规定。
试验设备是进行冲击响应谱试验所必需的设备和仪器，包括冲击台、振动台、传感器等。
试验设备的规定主要包括设备的要求、设备的安装和调试、设备的使用和维护等内容。
试验设备的规定旨在确保试验设备能够满足试验要求，保证试验的可靠性和准确性。
再次是试验要求的规定。
试验要求是对冲击响应谱试验所需满足的条件和要求进行规定，包括试验样品的选择、试验载荷的确定、试验环境的控制等。
试验要求的规定旨在确保试验能够真实地模拟实际工作环境，得到可靠的试验结果。
最后是试验结果的处理和评价。
试验结果的处理和评价是对试验数据进行分析和判断，得出结论和评价结构的响应能力。
试验结果的处理和评价主要包括数据处理方法、结果分析和结论评价等内容。
试验结果的处理和评价旨在为结构设计和改进提供科学依据。
冲击响应谱试验依据标准是对冲击响应谱试验进行规范和指导的重要依据，对于提高结构抗震能力，保障结构安全具有重要意义。
在进行冲击响应谱试验时，需要严格按照标准进行操作，确保试验结果的准确性和可靠性。
同时，还需要根据实际情况进行合理的选择和调整，以满足具体的试验要求。
总之，冲击响应谱试验依据标准是进行冲击响应谱试验所必需的规范和指导文件。
只有严格按照标准进行操作，才能得到可靠的试验结果，并为结构设计和改进提供科学依据。
因此，在进行冲击响应谱试验时，必须充分理解和遵守相关标准，确保试验能够顺利进行，取得满意的效果。
冲击载荷作用下无限长圆管塑性动力响应及失效分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂｙ ｕｓｎ ｈｅ ｅ ｉａ ｎ ｌ ｓ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｉ ｉ ｐ ｒ ｅ ｔｙ ｐ ａ ｔｃ ｍａ ｅ ｉ ｌｉ ｅ ｌｚ ｔｏ ａ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ｇ ｔ ｏｒ ｔｃ ｌａ ａ ｙ ｉ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒｇ ｄ， ｅ ｆ ｃ ｌ ｌ ｓ ｉ ｔ ｒａ ｄ ａｉａ ｉ ｎ， ｃ ｏｍｐｒ ｈｅ ｓｖｅａ ｌ ｉ ｆ ｙｎ ｍｉ ｈａ ｉ ｏ ｎ ｉ ｆｎ ｔ ｏ ｕｂ ｂ ａ ｅ ｎ ｉ ｎａｙｓｓ ｏ ｄ ａ ｃ ｂｅ ｖｏｒ ｆ ａ ｎ ｉ ｉｅ ｌ ｎｇ ｔ ｅ ｅ ｍ ｕ ｅ ａ ｒ ｃ ａ ｕｌｒ ｎｄ ｒ ｅ ｔ ｎｇ ａ ｐｒ ｓ ｕｒ ｌ ｅｗａ ａ ．Ｓｐｅ ｉｌａ ｔ ｎｔｏｎ ｗａ ａ ｄ ｔ ｈｅｄｅ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈ ｎｉｍ ，ｈｅｇｌ ｂａ ｅ ｅ ｓ ｅ ｐｕ ｓ ｓｍ ｄｅ ｃａ ｔ ｅ ｉ ｓｐ ｉ ｏ ｔ ｆ ｒ ｔｏ ｃ ａ ｓ ｔ ｏ ｌｄ — ｆ ｒ ｔｏ ｎ ｌ ｓ ｉ ｓ ｉ ａ ｅ ｎｅ ｇｙ Ｃｏｍｐ ｅ ｅ ｓ ｌ ｔｏ ｒ ｂ ａｎｅ ｏ ｈ ａ ｉ ｕ ｇ ｉｕ ｅ ｏ ｍａ ｉ ｎ ａ ｄ ｐ ａ ｔｃ ｄｉｓｐ ｔ ｄ ｅ ｒ ． ｌ ｔ ｏ ｕ ｉ ｎｓａ ｅｏ ｔ ｉ ｄ ｆ ｒ ｔ ｅ ｖ ｒｏ ｓ ｍａ ｎ ｔ ｄ
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ＳＯＮＧ ｕ — ｎｇ ＺＨ ＡＮＧ ， Ｕ Ｎ ｎｇ Ｗ Ａ ＮＧ Ｈ ａ ｐｉ ， Ｙａ Ｓ Ｐｅ ， Ｋｕｉｓ ｅ — ｈ ｎｇ （． １ ＰＯＬＲｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉｕｅ， ｎ ｒ ｌＬ ｇｉｔｃ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｓａ ｃ ｎ ｔｔ ｔ Ｇｅ ｅ ａ ｏ ｓｉｓＤｅ ａ ｔ ｎ ｆ ＰＬＡ， ｉｉ ｇ １ ２ ０ Ｃ ｉ ａ；． ｏｌｇ ｆ Ｂｅｊｎ ０ ３ ０， ｈ ｎ ２ Ｃ ｌｅ ｅｏ
ANSYS结构动力学分析解析
ANSYS结构动力学分析解析结构动力学分析是研究结构在受到外力作用下的振动和响应情况。
在ANSYS中，结构动力学分析可以用于预测结构在振动或冲击载荷下的响应情况，进一步了解结构的强度和稳定性。
在这种分析中，结构通常被建模为弹性体，可以考虑材料的非线性性能和几何形状的复杂性。
要进行结构动力学分析，首先需要建立结构的有限元模型。
在ANSYS 中，可以使用多种方法进行建模，包括直接建模、利用CAD软件导入几何模型、导入现有的有限元模型等。
建模的关键是准确描述结构的几何形状、材料属性、约束条件等。
在建立了结构的有限元模型之后，就可以定义载荷和边界条件。
在结构动力学分析中，载荷通常包括外力和初始条件。
外力可以是静力或动力加载，可以通过施加比例和非比例的负载，来模拟不同的工况。
初始条件包括结构的初始位移、速度和加速度等。
通过定义这些载荷和边界条件，可以模拟出结构在不同工况下的运动和响应。
完成载荷和边界条件的定义后，就可以进行结构动力学分析了。
在ANSYS中，可以选择多种求解方法，包括模态分析、频率响应分析和时程分析等。
模态分析是结构动力学分析的基础，可以得到结构的固有频率、振型和模态质量等信息。
频率响应分析是针对特定的激励频率进行的分析，可以得到结构的频率响应函数和响应谱等信息。
时程分析是根据实际的载荷时间历程进行的分析，可以得到结构在时间上的响应情况。
在进行结构动力学分析时，需要对结果进行后处理和分析。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以对结构的位移、应力、应变、振动模态等进行可视化和统计分析。
可以通过这些分析结果，进一步评估结构的强度、稳定性和可靠性等。
总之，ANSYS提供了强大的结构动力学分析解析方案，可用于预测结构在振动和冲击载荷下的响应情况。
通过建立有限元模型、定义载荷和边界条件、进行求解和后处理，可以对结构的运动和响应进行深入分析和评估。
这些分析结果对于设计优化、故障诊断和结构安全评估等方面具有重要意义。
冲击载荷下的动力学响应研究
冲击载荷下的动力学响应研究引言：物理学作为自然科学的一个重要分支，研究着物质的运动、能量转化和相互作用。
其中，动力学是物理学的一个重要分支，研究物体在力的作用下的运动规律。
冲击载荷下的动力学响应研究旨在探究物体在冲击力作用下的运动特性，为一些实际应用提供科学依据。
一、奥本海默定律的应用：奥本海默定律是物理学中一个重要的定律，它描述了冲击力对物体速度和反冲速度的影响。
实验过程如下：1. 实验准备：准备一个光滑的水平直轨道，在其上放置一辆小车。
将一块弹性物体（如弹簧）固定在小车的前端，以产生冲击载荷。
同时，准备一个光电门系统，用于测量小车通过光电门的时间，以获得速度信息。
2. 实验过程：放置小车静止在轨道上，并记录零点位置。
然后，施加冲击载荷到小车上，使其获得一个初始速度。
当小车通过光电门时，记录通过时间。
使用光电门的读数，可以计算小车的速度。
再次记录小车通过光电门的时间，当小车回弹时。
根据奥本海默定律，可以通过实验数据计算出小车的反冲速度。
3. 数据处理：根据光电门的读数，我们可以计算小车通过光电门的时间间隔，从而得到小车的速度。
此外，再次通过光电门的时间间隔可以得到小车的反冲速度。
将这些数据整理并进行统计分析，可以得到冲击载荷下的小车动力学响应的一些关键参数。
二、关于牛顿第二定律的应用：牛顿第二定律在冲击载荷下的动力学响应研究中有着广泛的应用。
牛顿第二定律描述了质量与加速度之间的关系。
实验过程如下：1. 实验准备：设置一个平滑的斜轨道，将一块质量为m的物体放置在顶部，以产生冲击载荷。
同时，准备一个测力计和一个计时器，用于测量物体受力和计算加速度。
2. 实验过程：让物体在斜轨道上运动，通过记录物体下滑所用的时间来计算加速度。
同时，测量质量的受力，从而计算加速度。
根据牛顿第二定律，一个物体的加速度与作用在它上面的合力成正比，与质量成反比。
因此，通过实验数据可以得到物体在冲击载荷下的动力学响应情况。
3. 数据处理：将实验数据整理并进行统计分析，可以得到物体的加速度与施加的冲击力之间的关系。
工程力学中的冲击载荷和冲击响应分析
工程力学中的冲击载荷和冲击响应分析工程力学是研究物体受到力作用下的运动以及其力学性能的一门学科。
而工程中常常会遇到冲击载荷，即瞬间作用在物体上的高强度力量。
冲击载荷的作用会引起物体的冲击响应，即物体对冲击力的反应。
本文将探讨工程力学中的冲击载荷和冲击响应分析。
一、冲击载荷的性质及形式分析冲击载荷是指瞬间作用在物体上的高强度力量。
其特点是作用时间极短，强度巨大，瞬间发生。
冲击载荷可以分为两种形式，即冲击力和冲击动量。
冲击力是指物体在瞬间受到的力的大小和方向。
冲击力的大小与载荷作用时间的乘积成正比，即F = ma，其中F为冲击力，m为物体质量，a为加速度。
冲击力的方向取决于冲击载荷作用的方向。
冲击动量是指载荷施加在物体上后，物体获得的冲击力实施的冲量。
冲击动量的大小与冲击力的大小成正比，与载荷作用时间成反比。
冲击动量的计算公式为J = F * Δt，其中J为冲击动量，F为冲击力，Δt为作用时间。
二、冲击响应分析的基本原理冲击响应分析是指对物体在受到冲击载荷作用后的变形和应力响应进行分析和计算。
冲击响应分析需要基于动力学原理和弹性力学原理。
1. 动力学原理动力学原理使用牛顿第二定律和动量定理来描述物体在受到冲击载荷时的加速度和速度变化。
冲击响应分析需要根据载荷的形式和物体的特性来确定动力学方程，进而求解物体的加速度和速度响应。
2. 弹性力学原理弹性力学原理用于分析物体在受到冲击载荷时的应力和变形。
通过应力 - 应变关系，可以计算出物体在冲击作用下的应变响应，并进一步推导出物体的变形情况。
三、冲击载荷和冲击响应的实际应用冲击载荷和冲击响应分析在工程实践中有广泛的应用。
以下是一些实际应用的例子：1. 车辆冲击分析在汽车工程领域，冲击载荷和冲击响应分析用于研究车辆在碰撞和撞击情况下的安全性能。
通过模拟冲击载荷和冲击响应，可以评估车身结构的刚度和抗冲击能力，进而指导汽车设计和碰撞安全标准的改进。
2. 结构冲击分析在建筑和桥梁工程中，冲击载荷和冲击响应分析用于研究结构在地震、爆炸等自然灾害和意外情况下的稳定性和耐久性。
爆炸冲击载荷作用下的结构动力响应仿真研究
爆炸冲击载荷作用下的结构动力响应仿真研究1. 引言在现代社会，恐怖主义活动的威胁日益严峻，爆炸冲击对建筑结构的破坏性也越发引人关注。
为了预测和评估建筑结构在爆炸冲击载荷下的动力响应，越来越多的研究者探索了通过仿真模拟来模拟和分析这种情况下的结构行为，从而为提供有效的防护措施和减少损失提供理论依据。
2. 爆炸冲击的动力学特性爆炸冲击是一种突发性的、瞬时的载荷作用，它具有高能量、大冲击力和瞬时性的特点。
在建筑结构中，爆炸冲击可以通过冲击波的传播引起结构的强烈振动和荷载作用，进而导致结构破坏。
因此，了解和分析结构在爆炸冲击下的动力响应至关重要。
3. 结构动力响应的仿真方法为了模拟和分析结构在爆炸冲击下的动力响应，研究者们开发了多种仿真方法，包括数值模拟、计算流体力学（CFD）模拟和物理模拟等。
其中，数值模拟是最常用的方法之一，通过建立结构的数学模型，可以模拟和预测结构在爆炸冲击作用下的动力响应。
4. 数值模拟的原理和方法数值模拟是一种基于现有的数学理论和计算方法，利用计算机进行结构动力学响应的模拟和预测。
它通过将结构分割为离散的有限元，利用力学原理和数值方法求解结构的动力响应。
在爆炸冲击下的仿真研究中，数值模拟可以考虑材料的非线性行为和结构的几何和边界条件等因素，提供更加真实和准确的结果。
5. 案例研究：建筑结构的爆炸冲击仿真为了验证数值模拟方法的有效性和准确性，研究者们进行了一系列的案例研究。
以某高层建筑为例，通过仿真模拟其在爆炸冲击下的动力响应。
首先，通过测量和测试获取建筑结构的几何和材料参数，建立结构的有限元模型。
然后，引入爆炸载荷，并设置合适的边界条件，进行数值计算。
最后，通过分析仿真结果，得出结构在爆炸冲击下的动力响应情况。
6. 结果与讨论通过仿真模拟，可以得到结构在爆炸冲击下的动力响应曲线、位移变形和应力分布等重要参数。
通过对结果的分析和讨论，可以了解到结构的破坏模式、临界爆炸距离以及安全储备系数等重要信息。
结构力学中的动力响应分析
结构力学中的动力响应分析在结构力学中，动力响应分析是一种重要的方法，用于研究结构在受到动力载荷作用下的响应情况。
通过动力响应分析，我们可以了解结构在地震、风荷载等动力载荷作用下的变形、位移、应力等响应特性，从而提供设计结构的依据和评估结构的安全性能。
一、动力载荷的表征与分类动力响应分析的首要任务就是确定结构受到的动力载荷。
动力载荷一般分为周期性载荷和非周期性载荷两类。
1. 周期性载荷周期性载荷是指具有明显重复性和规律性的载荷，包括地震、风荷载、机械振动等。
这些载荷的特点是具有一定的频率和振动周期，可以通过谱分析方法来表征。
2. 非周期性载荷非周期性载荷是指不具有明显重复性和规律性的载荷，包括爆炸、冲击、喇叭音等。
这些载荷的特点是具有极短的载荷作用时间和非线性响应特性，需要采用瞬态分析方法进行分析。
二、动力响应分析的方法与步骤动力响应分析一般采用数值模拟方法进行，常见的分析方法有模态分析、时程分析和谱分析等。
1. 模态分析模态分析是一种基于结构的固有振动特性进行分析的方法。
通过模态分析，我们可以获得结构的固有振动模态、固有频率和固有振型等信息。
在动力响应分析中，模态分析是一个重要的预处理步骤。
2. 时程分析时程分析是一种基于时域的分析方法，通过求解结构的动力学方程，得到结构在给定载荷作用下的时域响应。
在时程分析中，一般采用有限元法或有限差分法进行离散化，利用数值方法求解微分方程的数值解。
3. 谱分析谱分析是一种基于频域的分析方法，通过将动力载荷和结构响应的频谱特性进行比较，可以得到结构的频谱应答。
在谱分析中，常用的方法有傅里叶变换法和响应谱法等。
三、动力响应分析的应用领域动力响应分析在工程实践中有着广泛的应用，包括建筑、桥梁、航天航空、汽车等领域。
1. 土木工程在土木工程中，动力响应分析可以用于评估建筑、桥梁等结构在地震、风荷载等自然灾害作用下的安全性能。
通过分析结构的动力响应特性，可以确定结构的耐震性能，进而指导工程设计和改进结构的抗震能力。
冲击响应谱及冲击等效分析
冲击响应谱及冲击等效分析冲击响应谱及冲击等效分析是结构工程中一种常用的动力分析方法，其主要用于评估结构在地震或其他冲击载荷作用下的响应情况。
在冲击响应谱分析中，将冲击载荷根据不同频率进行分解，得到不同频率下的响应加速度，再根据加速度与频率的关系，绘制出冲击响应谱图以评估结构的强度和稳定性。
1.冲击载荷分解：将冲击载荷根据频率进行分解，得到不同频率下的冲击加速度。
2.冲击响应求解：根据结构的动力特性，结合分解得到的冲击加速度，计算结构在不同频率下的响应加速度。
3.冲击响应谱计算：根据不同频率下的响应加速度，绘制冲击响应谱图。
4.改进的冲击响应谱方法：一般情况下，冲击响应谱分析是基于结构的最大响应来进行的。
但在一些特殊情况下，最大响应并不一定发生在与冲击载荷频率一致的情况下。
因此，一种改进的冲击响应谱方法被提出，即将冲击响应谱与结构频率的频谱进行叠加，得到改进的冲击响应谱。
冲击等效分析是一种简化的冲击响应谱方法，其主要目的是将冲击响应谱转化为等效静力载荷，以简化结构的分析。
冲击等效分析主要包括以下几个步骤：1.冲击载荷的等效：根据冲击响应谱图，选择一个代表性频率，计算当频率下的冲击加速度。
2.冲击响应的等效：根据冲击加速度和几何特性，计算结构在冲击载荷作用下的等效静力载荷。
3.结构静力分析：应用等效静力载荷对结构进行静力分析，计算结构的响应。
冲击等效分析的主要优点是简化了结构动力分析的复杂度，对于简化的结构或低频地震作用下的结构具有较好的适用性。
然而，冲击等效分析也存在一定的局限性，无法准确考虑结构的动力特性和频谱特性。
综上所述，冲击响应谱及冲击等效分析是结构工程中常用的动力分析方法，通过分析冲击载荷对结构的影响，评估结构的强度和稳定性。
通过冲击响应谱分析和冲击等效分析，可以得到结构在冲击载荷作用下的响应加速度和等效静力载荷，为结构设计和抗震设计提供参考依据。
冲击载荷下船体结构的动力响应与稳定性评估
冲击载荷下船体结构的动力响应与稳定性评估随着科技的不断发展，海洋工程越来越成为人们关注的焦点。
在海洋工程中，船舶的安全性是一个不可忽视的问题。
尤其是在冲击载荷下，船体结构的动力响应和稳定性评估显得尤为重要。
首先，我们来讨论冲击载荷对船体结构的动力响应的影响。
冲击载荷可以来自多个因素，如恶劣的海况、船体碰撞、爆炸等。
这些冲击力会对船体结构施加巨大的压力和冲击，进而引起结构的振动和变形。
因此，我们需要对船体结构在冲击载荷下的振动特性进行评估。
船体结构的振动特性是指船体在受到冲击载荷时的共振频率、相对位移和变形等特性。
通过计算和模拟，我们可以预测和分析船体在不同载荷条件下的振动特性。
这有助于评估船体的结构强度，以及在冲击载荷下的挡板、隔板、龙骨等关键部位的受力情况。
只有充分了解和评估这些振动特性，我们才能确保船舶在海上行驶时的安全性。
其次，稳定性评估是评价船体结构抵抗冲击载荷的能力的重要指标。
稳定性是指船舶在受到外部力矩作用后，能够保持平衡的能力。
冲击载荷所施加的力矩可能导致船舶在水中倾斜，甚至发生侧翻。
因此，我们需要评估船体在冲击载荷下的稳定性。
稳定性评估可以通过计算和模拟来完成。
我们可以使用流体力学原理和运动方程来计算船体受到冲击载荷后的倾斜角度和稳定性。
同时，还可以使用计算流体力学（CFD）方法来模拟船体在不同载荷条件下的稳定性。
这些评估结果将为我们提供宝贵的信息，以便在设计和建造船体时采取相应的改进措施，以提高船舶在冲击载荷下的稳定性。
除了动力响应和稳定性评估，我们还需要考虑船体结构的强度和刚度。
船体的强度是指船体抵抗载荷和外部力矩的能力。
船体的刚度是指船体在受到冲击载荷时的变形程度。
这些因素对于船体在冲击载荷下的安全性和可靠性至关重要。
为了评估船体结构的强度和刚度，我们可以使用有限元分析（FEA）方法。
FEA方法可以将船体结构分割成小的有限元，并通过求解数学方程来计算船体受力情况。
通过FEA分析，我们可以了解船体在受到不同冲击载荷时的应力、变形和破坏情况，从而评估船体的强度和刚度。
移动及冲击荷载作用下浮式平台的动力响应分析
移动及冲击荷载作用下浮式平台的动力响应分析任海龙;陈锐林;陈欢;戴可以【摘要】According to the floating platform of Fu jian Nan ping Zhang Lake Reservoir Bridge, the finite element model of floating platform was established by ANSYS and Water spring theory was referenced. The calculated dynamic response was considered by the moving load and impact load. The results show that the dynamic response of floating platform under moving load is not obvious when considering or not considering additional water mass and hydrodynamic damping consideration; the dynamic response of floating platform under impact load is obvious when considering or not considering additional water mass and hydrodynamic damping. The displacement, acceleration response decay quickly when considering the hydrodynamic damping displacement. The natural frequency of floating platform is increased and the cycle peak gradually of floating platform is gradually decay.%以福建南平樟湖库区大桥的浮式平台为背景，采用ANSYS建立浮式平台的有限元模型并且引用水弹簧理论，计算其在移动及冲击荷载作用下的动力响应。
冲击载荷下结构的动力响应与抗冲击设计
冲击载荷下结构的动力响应与抗冲击设计冲击载荷下结构的动力响应与抗冲击设计随着科技的不断发展，冲击载荷对结构的影响越来越受到重视。
冲击载荷可以是突然施加在结构上的外部力，也可以是由结构自身运动引起的惯性力。
无论是自然灾害还是人为因素，冲击载荷都可能对结构造成破坏，因此如何合理设计结构以抵御冲击载荷的作用，成为结构工程师亟待解决的问题。
冲击载荷下结构的动力响应是指结构在受到冲击载荷作用下的振动情况。
冲击载荷的作用会引起结构的自由振动，而结构的自由振动会导致结构的应变和位移增加，从而对结构的稳定性和安全性产生影响。
因此，了解冲击载荷下结构的动力响应是设计抗冲击结构的基础。
冲击载荷下结构的动力响应受到多种因素的影响，包括冲击载荷的大小、作用时间、作用位置以及结构的固有频率等。
对于不同类型的结构，其动力响应也存在差异。
例如，对于桥梁结构来说，冲击载荷会引起结构的自由振动，进而导致桥梁的振幅增大，甚至造成桥梁的破坏。
而对于高楼结构来说，冲击载荷会引起结构的共振，从而导致结构的振幅增大，甚至造成结构的倒塌。
针对冲击载荷下结构的动力响应，设计抗冲击结构需要考虑以下几个方面：结构的刚度和强度：结构的刚度和强度是抵御冲击载荷的关键。
增加结构的刚度可以减小结构的振幅，从而降低冲击载荷的影响。
而增加结构的强度可以防止结构的破坏。
因此，在设计结构时，需要合理选择结构材料和结构形式，以满足结构的刚度和强度要求。
结构的阻尼：阻尼是影响结构动力响应的重要参数。
适当增加结构的阻尼可以减小结构的振幅，从而降低冲击载荷的影响。
在设计结构时，可以采用适当的阻尼措施，如增加结构的阻尼器或在结构中引入阻尼材料，以提高结构的抗冲击能力。
结构的共振频率：共振频率是结构动力响应的重要参数。
当冲击载荷的频率接近结构的共振频率时，结构的振幅会增大，从而导致结构的破坏。
因此，在设计结构时，需要合理选择结构的共振频率，并采取相应的措施，如改变结构的刚度或增加结构的阻尼，以避免结构的共振。
矩形板在水下爆炸冲击载荷作用下的动力响应分析
Ｅ ． ） 景 ｃ ｍ
近年来 随着水中兵器的发展 ， 水中的爆炸 当量
报 据 能 量 守 Ｎ 定 律 得 出 －
Ｅ ・ ａ ａ２ ｅ ４ｌ ＝
（） ２
冲击持 续时 问明显增加 ， 而且命 中率 提高后 ， 对舰
船 的 威 胁 更 为 严 重 。 因 此 ， 高 抗 爆 的 能 力 已 成 为 提 现 代 舰 船 的 迫 切 需 求 ， 爆 能 力 也 成 为越 来 越 重 要 抗 的战 技 指 标 。
年第Байду номын сангаас。 期
由于 整个 模 型 轴 对称 ， 了减 小 计算 量 ， 四分 之 为 建
一
Ｃｏ ｏｋ本构模 型 。而且 在对称 面上 施加 对称约 束 。
模 型 ， 药 和水 采 用 欧 拉 算 法 ， 板采 用 拉 格 朗 炸 钢 日 算 法 ， 通 过 Ｃ Ｎ Ｔ Ａ Ｎ Ｄ Ｌ Ｇ Ｎ Ｅ Ｏ ＳＲ ＩＥ —Ａ Ａ Ｇ
２ 数值模 拟
运用大型有限元程序 Ｌ — Ｙ Ａ模拟矩形板在 ｓＤ Ｎ 水下爆炸载荷作用下的变形情况 。在 Ｌ － Ｙ Ａ有 ＳＤ Ｎ 限元模 型 中 ，炸 药 为直 径 ３ ｍ １ ｍ、高 度 ７ ｎｎ的 ４ｕ
７ ｇ Ｎ 圆柱 ， 板 为 ２ ０ ５Ｔ Ｔ 钢 ５ ｍｍｘ ５ ｍ ５ 船 用 钢 ２ ０ ｍｘ ｍｍ
８ 舷 壁钢 板 的 厚 度 ．ｍ； 一 ｃ
一
击 波作用下 普通钢板 达到一 定程度 的塑性变形 即
破裂成 洞 ， 而合 金钢强度高 ， 韧性 好 ， 抗爆炸 冲击能 力强 ． 冲击波 作用下 ， 在 往往 只发生塑性变形 ， 难以 将其破坏成洞 。 水 中非 接触爆炸 舰船 ，例如在受 到非 触发水 雷 、 水炸弹 的作 用时 ， 深 两侧 船舷是 承受 冲击 波载 荷 的主要部位 。舰船 的舷壁相 当于一块 四周 固定的 板， 对这种基 本构件在水下爆炸 冲击 载荷 作用下的 动力响应进行分析 ， 对于研究 弹药 的毁 伤威力和舰 船防护具有 一 Ｙ重要 的意义 ｂ／ ＂
冲击响应谱及冲击等效分析
冲击响应谱及冲击等效分析一、冲击响应谱的概念和计算方法冲击响应谱是一种以频率为自变量、结构响应加速度为因变量的函数关系图表。
它描述了结构在不同频率下的响应情况，能够反映出结构的固有振动特性和受到冲击载荷后的响应程度。
冲击响应谱是对输入冲击载荷进行频率分解并与结构的频率响应进行综合，可以提供结构的最大响应加速度、速度和位移等信息，对结构的抗震性能评估和设计起到重要作用。
冲击响应谱的计算方法主要有三种：双积分法、分析方法和快速傅里叶变换（FFT）法。
双积分法是最常用的计算方法，通过对输入冲击载荷进行二次积分得到结构的响应加速度，并采用数值积分的方法得到冲击响应谱。
分析方法则是通过对结构的动力特性和传递函数进行计算，得到冲击响应谱。
FFT法则是通过对输入和输出信号进行频谱分析，直接得到结构的冲击响应谱。
二、冲击等效分析的原理和应用冲击等效分析是指将复杂的冲击载荷转化为等效的方波或冲击响应谱，从而简化结构的分析和设计。
它的原理是通过选择适当的形状、幅值和冲击时间来描述实际的冲击载荷，使得等效载荷与实际载荷的结构响应相近。
冲击等效分析可以在结构设计、抗冲击能力评估和防护设计等方面发挥作用。
冲击等效分析在结构设计中的应用主要体现在以下几个方面：1.结构动力响应分析：通过将实际冲击载荷转化为等效载荷，可以对结构进行动力响应分析，得到结构的响应特性和抗冲击能力。
2.结构振动控制设计：通过对结构的冲击响应谱进行分析，可以确定结构的共振频率和固有振动特性，从而针对性地进行振动控制设计。
3.结构抗震设计：将地震载荷转化为冲击响应谱，可以评估结构在地震时的响应情况，进一步指导结构的抗震设计和加固策略。
4.防爆设计：将爆炸载荷转化为冲击响应谱，可以评估结构在爆炸时的响应情况，设计安全防护措施和爆炸安全系统。
总之，通过冲击响应谱和冲击等效分析方法，可以对结构在冲击载荷作用下的响应进行定量评估和研究，为结构设计和防护措施提供科学依据。
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武汉理工大学硕士学位论文
并通过对这些力学模型的透彻研究来揭示冲击载荷作用下结构动力响应的 主要特征，同时发展相应的理论、计算和实验方法，为分析更复杂的动载下 的行为提供依据和工具。
常用的第一个理想化是将外载作用下结构内波的传播同结构的总体响 应区分成两类各自独立的问题。当外载突然施加到物体或结构上时，它所产 生的扰动必然首先以弹性波或塑性波的形式在物体或结构内传播。如果外载 发生显著变动的特征时间（例如外载上升到最大值所经历的时间，或载荷脉 冲的长度）远小于波在物体的特征尺度所需要的时间。那么物体在这一尺度 上的应力和变形的不均匀性是不可忽略的，因而需要考虑波效应。
ｄａｍａｇｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ
ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｕｎｄｅｒ
ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｗｏ ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｄａｍａｇｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ
ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｇｅｎｅｒａｌ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｄａｍａｇｅ ｓｔａｔｅ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ；ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｏｎｅ ｗａｓ
１。任意净蠢载瑟佟翔下，篱支粱瑟露蔽交形豹动力确敝褥往。采瘸爨 黧性假定，忽略应变强化效应和应变率的散应并考虑由于有隧变形而导致的 轴力的影响，研究任意时间历程冲击载葡作用下简支粱的塑性动力响应问 题。采用矩形形状的屈服条件，并将粱的邀动依照塑性铰的不间分为四个不 麓黥玲致，其中纂一耧雾瑟玲葭为蕈铰逡动搂式，第二器第三验毅为嚣铰运 动模式。最后给出了饺意时刻梁的运动状态和变形状态的解析表达式。
ｓｔａｎｄｉｎｇ ｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄｓ．Ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｖｅｒｙ ｆａｓｔ ａｓ
ｔｈｅ ｌｏａｄｓ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｅｒｔｉａ ｆｏｒｃｅ ｃａｎ’ｔ ｂｅ ｉｇｎｏｒｅｄ．Ｔｈｅ
关于刚塑性动力响应的第一项工作是由Ｌｅｅ和Ｓｙｍｏｎｄｓ在１９５２给出的。 在这项工作【１】中，他们分析了一根两端自由的直梁在中点受到一个三角形脉 冲作用时的刚塑性动力响应。Ｌｅｅ和Ｓｙｍｏｎｄｓ的这项开创性工作，不仅揭示 了不同范围的外载可以导致不同的响应模式，而且事后被证明为极其重要的 概念一移行塑性铰，简称移行铰。
武汉理工大学 硕士学位论文 冲击载荷作用下结构的动力响应分析 姓名：许卫群 申请学位级别：硕士 专业：固体力学 指导教师：吴代华
20040501
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
在爆炸、撞击等强渤载蘅豹作用下结掏将表现出与准静态情形缀不稽同 的力学行为。由于外加的裁荷随时间变化褥很快，结构的变形也变化得很快， 惯性力的作用将不可忽略。本文对结构受冲击载荷作用下的动力响应做了一 螺磷究，归纳起来主黉蠢以下三个方匿。
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｏｎ ｔｈｅ
ｄａｍａｇｅ ｓｔｒａｉｎ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｌｅａｓｅ ｒａｔｅ．Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｄａｍａｇｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ
ＴＴ
武汉理工大学硕士学位论文
ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｕ—ｓｈａｐｅｄ ｂｅａｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＮＳＹＳ／ＬＳ·ＤＹＮＡ ｔｏ ｍａｋｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ａ ｐｒｅｄｉｇｅｓｔｅｄ Ｃａｒ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｒｉｄｇｅ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｌｌｉｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ、ｂａｒ、ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓ ｂａｒ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｂｒｉｄｇｅ ａｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｂｒｉｄｇｅ ａｔ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ａｌｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ ｌｏａｄ，ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ
Ｐａｒｋｓ解尽管只是对悬臂梁承受撞击的具体问题的解，但它对结构刚塑
性动力响应问题却具有很大的代表性和普遍意义。首先，在力学模泓和相应
的数学方法上，值褥注意鲍建：
１）蠹予专砉精授缓定为聪慧阐鳖洼熬，结祷两不设浚弯弹毪区，掰怠辇性
区被集中化了：在梁中塑性隧集中于一个或数个离散的截面（塑性铰），其它
区域皆保持为刚性，这使得结构变形、运动的力学模型都有了极大的简化；
２．损伤材料的动力响应特性。研究了工程材料在动力载衙下损伤演化 的计冀模型，提出了一般材料在各向异性损伤状态下的两种幼力损伤模型。 繁一秘鼓有效应力瓣舔效馕静幂函数为鏊勰，第二季孛鞋损伤殿燹缝释放率为 蕊獭。通过数值分褥磷究了损伤结摘元佟的动力确应静特性。
３．汽车碰撞槽型粱结构桥梁的数值模拟。以邓洲桥为研究对象，建立 脊限元模型进行汽车碰撞仿真分析。全筒分析桥梁的结构和磁撞特征之后， 掇如了对邓洲桥和汽攀有限元模型的简化方案。采用美国ＡＮＳＹＳ公司的有 袋元较箨ＡＮＳＹＳ／ＬＳ．ＤＹＮＡ对毯蓬过程遴纷数篷蒺蘩分撰，移裂了蓬壹点 附近混凝土、普通钢筋以及预应力钢筋的威力及位移随时阍的变化规律，同 时得到了全桥在碰撞腐孵间的应力分布规律和碰撞结束前全桥的变形规律。
ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ
ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ ｌｏａｄ．Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｌａｓｔｉｃ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆｏｒ ａ ｐｉｎｎｅｄ ｒｉｇｉｄ ｐｌａｓｔｉｃ ｂｅａｍ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ａｌｌ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ．
３．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｕ－ｓｈａｐｅｄ
ｂｅａｍ ｉｍｐａｃｔｅｄ ｂｙ ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｄｅｎｇｚｈｏｕ ｂｒｉｄｇｅ ｕｓｉｎｇ ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｌｏａｄ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ
ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｉｇｎｏｒｅｄ．Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｃｕｒｖｅ ｗａｓ ａｓｓｕｍｅｄ ｔｏ ｂｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ．Ｔｈｅ
ｔｈｉｒｄ ｓｔａｇｅ ａｒｅ ｔｗｏ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅｓ ｍｏｄｅ．Ａ ｃｌｏｓｅｄ ｆｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．
２．Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ａ
问题，或者叫冲击结构．动力学问题。事实上，从日常生活中的螂头敲击钉子， 直到复杂的核电站的安全防护，都有这类问题。高速公路的发展和汽车事故 的增加，使人们越来越关心在碰撞事故条件下车辆结构的耐撞性和乘员的安 全性，船舶与桥梁、海洋平台的碰撞，飞机与飞机驾驶舱玻璃的碰撞，太空 中高速运动的碎片与航天器之间的碰撞，坠落的飞机与核电站安全壳的碰撞 等等，都是在设计中必须考虑的。对于化工厂和核电站，必须防止由于可能 发生的爆炸事故以及高能流体的泄漏，对管道系统、设备和厂房所造成的灾 难性后果。在动力金属成形中，通过恰当控制的爆炸和冲击使工件达到预期 的形状。在国防工程中，无论是拦截敌方导弹，还是潜艇和地下工程的核防 护，都提出许多冲击结构动力学的课题。冲击结构力学研究的对象包括许多 许多由不同材料制成的、几何形状千差万别的结构，外载的时空特征和碰撞 速度范围也都有极大的差异；在结构的响应过程中可能出现极为复杂的力学 现象，如几何的大变形、大转动，高应变率下材料的性能的变化，以至于结 构的撕裂和破坏等等。因此，不可能（也没有必要）去探究实际工程结构的动 力响应的所有细节；作为一门科学，冲击结构动力学只能（也应当）是对构件 的几何形状，材料性能和外载特征进行必要的理想化，建立恰当的力学模型，
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第一章前言
§１．１概述
在爆炸、撞击等强动载荷的作用下结构将表现出与准静态情形很不相同 的力学行为。由于外加的载荷随时间变化得很快，结构的变形也变化得很快， 惯性力的作用将不可忽略，需要按照弹塑性动力学的原理和方法来求解结构 的动力响应历程。在许多工程领域中已经提出了大量的这类结构塑性动力学
Ｐａｒｋｓ假定，撞击发生尉宵一 个移行铰从撞击端出发商粱攘帮 逐灏移韵。霰定ｔ露亥ｌ移行铰位 于Ｈ点，它距梁端的距离怒ｓ（０， 则如图１－１所示，ＨＡ段绕Ｈ点作 刚体转幼，问对ＨＢ段保掩静止
移行铰
兰
豳１．１ Ｐａｒｋｓ问题
不动。它获馁定豹这魏璃艨壤式终峦是否满是念帮动力学方程积剐魏送条传
来蕊阻梭核。
常用的第二个重要的理想化是在求解强动载荷作用下的结构动力响应 时，把结构假定为由理想刚塑性材料制成的。这样做不仅忽略了材料的弹性， 而且也忽略材料的应变强化效应和应变率效应。这样做的背景和依据是，在 强动载荷作用下被考察的结构通常要经历相当大的塑性变形，因而外载做的 功绝大部分转化为塑性变形，因而外载做的功绝大部分转化为塑性变形能从 而被耗散掉，只在很小一部分转化为弹性应变能；于是，忽略掉弹性变形及 相应的能量对于上面提到过的那些总体量的估算不致带来很大的误差，却可 以大大简化问题的数学提法以利于求解。