冲击载荷作用下简支梁的动态响应分析
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
简支梁冲击强度
简支梁冲击强度简介简支梁是结构工程中常见的一种结构形式。
在实际工程中，梁结构经常面临各种静力和动力的荷载，其中之一就是冲击荷载。
冲击荷载会导致结构发生变形和破坏，因此研究简支梁的冲击强度对于结构安全设计具有重要意义。
冲击荷载的特点冲击荷载与静力荷载相比具有以下特点:1.冲击荷载的作用时间很短，通常为瞬时作用，相较于持续荷载具有更高的峰值。
2.冲击荷载的幅值和载荷变化率较大，能量的集中作用会导致梁结构的动态响应。
冲击响应分析方法研究简支梁的冲击强度主要使用以下两种分析方法:1.动力分析方法：基于动力学方程和结构的固有振动特性，通过求解相应的方程，得到结构的动态响应。
2.静力放大系数法：通过将冲击荷载等效为静力荷载，并通过静力求解方法计算结构的静力响应。
冲击强度的影响因素以下几个因素会影响简支梁的冲击强度:1.梁的材料特性：材料的强度和韧性是决定冲击强度的重要因素。
不同的材料有不同的抗冲击能力。
2.冲击荷载的强度和作用时间：荷载的强度和作用时间会直接影响冲击的峰值值和载荷变化率。
3.梁的几何尺寸和形状：梁的截面形状和尺寸会影响冲击荷载在结构中的分布方式和传递路径。
冲击强度计算方法计算简支梁的冲击强度通常采用以下步骤:1.确定冲击荷载的强度和作用时间。
2.根据冲击荷载的特点，选择适当的分析方法进行计算。
3.进行结构的求解和动态响应计算。
4.根据求解结果，判断结构的冲击强度是否满足设计要求。
结论简支梁的冲击强度是结构安全设计的重要考虑因素。
通过分析冲击荷载的特点，并选取合适的计算方法，可以有效地评估梁结构在冲击荷载下的响应特性。
合理的设计和选择材料，以及加强结构的支撑和连接，可以提高梁结构的冲击强度，确保结构的安全性和稳定性。
注：以上内容仅供参考，具体的简支梁冲击强度计算方法需要根据具体工程情况和设计要求进行确定。
冲击荷载问题的动响应
4、当 h→0 即重物骤然加在杆件上，kd=2 ， 表明骤然载荷引起的动应力是将重物缓慢作 用引起 的静应力的2倍。
等截面刚架的抗弯刚度为 EI,抗弯截面系数为W,重物P自由 下落时,求刚架内的最大正应力（不计轴力）.
P
h
a
a
解：
st
4Pa3 3EI
T V Vε
T,V 是 冲击物 在冲击过程中所 减少的 动能和势能.
Vε是被冲击物所增加的应变能.
A
A
A
F
B
d
Fd
F
B
st
B
A
A
A
F
假设：
B d
Fd
F
B
st
B
①冲击物为刚体，即不考虑冲击物的变形能，冲击后冲击物
和被冲击物附着在一起运动，不反弹；
②不考虑被冲击物（杆件）的质量，冲击引起的应力和变形
动载荷之 冲击荷载问题的动响应
静荷载（static load） ：荷载由零缓慢增长至最终值，然 后保持不变，应力不随时间的改变而变化。构件内各质 点加速度很小,可略去不计。
动荷载(dynamic load) ：载荷随时间急剧变化且使构件的 速度有显著变化（系统产生惯性力），或其本身不稳定 （包括大小、方向），构件内各质点加速度较大。
P
pa pa
kd 1
1 2h st
1
1
3E I h 2Pa3
1
a
dmax Kd stmax (1
1
3EIh 2Pa3
)
Pa W
a
V1 V
Fd F
d st
d st
kdF(hΒιβλιοθήκη d)1 2
冲击波载荷作用下结构响应的模型律分析
冲击波载荷作用下结构响应的模型律分析冲击波载荷是由爆炸或其它冲击事件产生的瞬态载荷，其作用于建筑物、建筑机械设备等产生的有序反应，属非线性动力学系统的动态响应分析。
冲击波载荷作用于结构时，可能会在载荷受到剪切、压缩、扭矩、挠度、反作用力等激励作用时产生振动，其变形随时间变化。
冲击载荷对结构的影响不容忽视，其响应模型的研究一直是诸多学者探究的重点，主要研究方向有以下三种：（1）动力响应模型；（2）变形响应模型。
1.动力响应模型
动力响应模型是指用来表示结构响应的非线性时变模型，如拟阵列模型、粗糙集模型、层次分析法、传动阻抗法等。
拟阵列模型是将结构看作一系列按一定矩阵步距排列的自振子单元，将冲击载荷分解为每个自振子单元的响应。
粗糙集模型将结构的受力特性分解为一系列的特性函数，每个函数都是一个粗糙集，然后根据特性函数进行模型最优化。
层次分析可以将复杂的结构简化成一系列进行分析的简单
单元，把冲击载荷作用于结构上，然后得出相应的响应值。
传动阻抗
法可将传递结构作为由灵敏度阻抗矩阵构成的系统，利用此系统的特
征值和特征向量的性质，求出结构经受冲击载荷作用后所受的响应。
2.变形响应模型
变形响应模型是根据结构受到冲击载荷作用后的变形进行的分析，如多层梁模型、Lagrange模型等。
多层梁模型是基于结构的多层叠合
而建立的，将结构受力过程中所受的拉压和扭矩等一气呵成考虑进去，从而可以准确模拟结构经受冲击载荷后的响应。
Lagrange模型是一种
非平面三维模型，它是基于材料的形变应力关系、力学力的本构模型、节点连接、动力学系统等来描述和分析结构受力状况，使得结构在受
到冲击载荷作用时变形过程可以反映出来。
强冲击载荷下钢筋混凝土路面动态响应影响因素敏感度分析
强冲击载荷下钢筋混凝土路面动态响应影响因素敏感度分析周晓和;马大为;仲健林;任杰【摘要】To obtain the dynamic responses sensitivity of concrete thickness, reinforcement position and longitudinal reinforcement ratio of reinforced concrete pavement under heavy impact loading, its finite element model is established by the concrete damaged plasticity model, the parametric technology is used to calculate main dynamic response influencing factor on the reinforced concrete pavement under heavy impact loading and then according to the obtained results, the sensitivity of each parameter is analyzed. The result shows that the concrete thickness has great influence on loading central maximum settlement and bottom central maximum stress value, next reinforcement position, and then longitudinal reinforcement ratio.%为得到强冲击载荷下，混凝土厚度、钢筋位置及纵向配筋率对钢筋混凝土路面动态响应敏感度，采用混凝土塑性损伤模型，建立了钢筋混凝土路面有限元模型；采用参数化技术，对钢筋混凝土路面在强冲击载荷下动态响应的主要影响因素进行参数化计算，结合计算结果对各参数进行了敏感度分析。
冲击荷载下简支道面板响应分析
［ ｓｒｃ ］Ａ ｌ ｔ ｏ ｒ ｒｔ ｎｆ ｍ ｉ ｅ ｐｏｅ ｎｅｔ ａ ｈ ｙ ａ ｉ ｒｓｏ ｓ ｆ ｌ ｔ Ａｂｔａ ｔ ｉ ｅ Ｆ ｕｉ ａ ｓ ｒ ｍ ｌｙｄｔ ｉｖｓｇｔ ｔｅｄ ｎ ｍ ｃ ｅｐ ｎｅｏ ｅａ ｉ ｍｉ ｄ ｅ ｒ ｏ ｓ ｏ ｉ ｅ ｓｃ
作用 ） 条件 可 以表示 为 ： ，
ｃ 。 ０ｔ ， ２ ｏ
＋
模型（ 图 １ 。 见 ）
２ 系统 方 程
２ １ 运 动 方 程 ．
雾 一
。
对 于 冲击荷 载作 用 下开尔 文粘 弹性 地基 上 的 弹
［ 图分 类 号 ］Ｕ４ ２ １ 中 ５ ． ［ 献标 识 码 ］Ａ 文 ［ 章 编 号 ］１７ — ６ ０ ２ １ ） ３ ０ ５ — ２ 文 ６４ ０ １ （ ０ ２ ０ — ０ ７ ０
Ｔｈ ｎ ｌ ｔｃ ｓ ｌ ｔｏ ｆ ｓｍ ｐ ｙ ｓ ｐ ｏ ｔ ｄ ｐ ｖ ｍ ｅ ｔ ｏ ｉ ｐ ｃ ｏ ｄ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｕ ｉ ｎ ｏ ｉ ｌ ｕ ｐ ｒ ｅ ａ ｅ ｎ ｓ ｔ ｍ ａ ｔ ｌ ａ
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２ ２ 板 的 边 界 条 件 一 ．
的反复 加载 作 用 下 ， 基 表 现 出非 弹性 的性 质 。 因 地
此 从 实 际 情 况 出 发 ， 文 拟 采 用 开 尔 文 粘 弹 性 地 基 本
以图 ２矩形 薄板 为例 ， 定 Ｏ 假 Ｃ边 为 简支 边 ， 薄 板 的挠度 为 零 ， 矩 为 零 （ 支 边 界 上 没 有 外 荷 载 弯 简
ｐ ａｅ ｗｈ ｃ ａ ｉ ｌ －ｕｐ ｏ ｄ ｂ ｕｎ ａ ｙ ｃ ｎｄｔｏ ｓｏ ｉｃ ｅ ａ ｔｃ ￣ｕ ｄ ｔ ｎ ｕ ｄ ｒｉ ａ ｔｌ ａ ｉ ｇ ｌｔ ｉ ｈ ｈ ｓ ｓｍｐ ｙ ｓ ｐ ｓｅ ｏ ｄ ｒ ｏ ｉｉｎ ｎ ａ ｖｓ ｏ ｌｓｉ ｎ ａ ｉ ｎ ｅ ｍｐ ｃ ｏ ｄ ｎ ． ｏ
简支梁冲击试验原理
简支梁冲击试验原理1. 引言简支梁冲击试验是一种常用的结构动力学试验方法，用于研究结构在冲击载荷下的响应特性。
该试验原理基于简支梁的振动理论和冲击力学原理，通过施加冲击载荷并测量梁的振动响应，得到结构的动力学特性参数，如固有频率、阻尼比和模态形态等。
2. 简支梁的基本原理简支梁是指两端固定，只在中间支承的梁结构。
在冲击试验中，梁的自由度主要为弯曲振动，可以通过横向位移和转角来描述。
通过施加冲击载荷，梁会发生振动，振动的幅值和频率与冲击载荷的大小和形状、梁的刚度和阻尼等因素有关。
3. 冲击载荷的施加冲击载荷是指在极短时间内突然作用在结构上的载荷，可以通过冲击锤、冲击器或爆炸等方式施加。
冲击载荷的大小、形状和作用时间等参数会直接影响梁的振动响应。
4. 梁的振动响应测量在冲击试验中，需要测量梁的振动响应，常用的方法包括加速度传感器和位移传感器。
•加速度传感器：通过测量梁上某一点的加速度来获取梁的振动响应。
加速度传感器通常采用压电传感器或惯性传感器，可以将加速度信号转换为电信号进行采集和分析。
•位移传感器：通过测量梁上某一点的位移来获取梁的振动响应。
位移传感器可以采用线性变送器、光电编码器或激光测距仪等，可以直接测量梁的位移或间接测量梁的位移。
5. 数据采集与处理在冲击试验中，需要对加速度或位移信号进行采集和处理，以获取梁的动力学特性参数。
•数据采集：可以通过数据采集卡或振动分析仪等设备，将传感器测得的信号转换为数字信号进行采集和存储。
•数据处理：通过对采集到的信号进行时域分析、频域分析和模态分析等处理，可以得到梁的固有频率、阻尼比和模态形态等动力学参数。
6. 动力学参数的计算与分析通过对冲击试验得到的数据进行计算和分析，可以得到梁的动力学参数。
•固有频率：可以通过频域分析得到梁的固有频率，即梁在没有外力作用下的自由振动频率。
•阻尼比：可以通过模态分析得到梁的阻尼比，即梁在振动过程中能量耗散的程度。
•模态形态：可以通过模态分析得到梁的模态形态，即梁在不同固有频率下的振动形态。
大件运输中简支梁桥的动力响应分析及监测
监测 ， 采用广义虚功原理推导 了车辆的振动方 程组 ， 利 用位移 协调 方程把 车桥 振动 耦合起 来并 利用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ进行 求解 。 结果表 明 ： 理论值和实测值 吻合较 好 ； 大件运输低 速过桥时 ， 车桥耦合 振动作用 明显 ， 冲击系数 仍然较 大 ； 对 于 中小跨 径 桥梁 ， 路面不平度对 于冲击 系数 的影响较大 ， 对桥 面进 行平整度处理是 降低 车辆冲击效应的有效方法 。 关键词 ： 简支梁桥 ；大件运输 ； 耦合 振动 ； 参数反演 ； 实桥监测 ； 冲击系数 ；动态响应
第３ ５卷第 ３期
２ ０ １ ４年 ３月
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滨
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程
大
学
学
报
Ｖｏ Ｊ － ３ ５№ ． ３ Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ４
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
大 件 运 输 中简 支 梁 桥 的 动 力 响 应 分 析 及 监 测
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ ０ ６ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ ｗ ａ ｙ ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｘ ｉ ａ ｎ
中图分 类号 ： Ｕ ４ ４ ８ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ４３ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ — ０ ３ １ ３ － ０ ７
《冲击载荷下结构拓扑优化设计与动态响应分析》
《冲击载荷下结构拓扑优化设计与动态响应分析》篇一一、引言随着现代工程技术的快速发展，结构拓扑优化设计在冲击载荷下的应用日益受到关注。
结构在承受冲击载荷时，其拓扑优化设计对于提高结构的稳定性和耐久性具有重要意义。
本文旨在探讨冲击载荷下结构拓扑优化设计的方法，并对其动态响应进行分析，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、结构拓扑优化设计1. 优化目标与约束在冲击载荷下，结构拓扑优化设计的目标是在满足一定的约束条件下，使结构在承受冲击时的性能达到最优。
约束条件包括结构的质量、材料、尺寸等。
优化目标则主要包括结构的动态响应、稳定性、耐久性等。
2. 优化方法针对冲击载荷下的结构拓扑优化设计，常用的方法包括基于均匀化方法的拓扑优化、基于水平集方法的拓扑优化等。
这些方法可以通过数学规划、有限元分析等手段，对结构进行优化设计。
3. 实例分析以某桥梁结构为例，采用拓扑优化方法对其在冲击载荷下的结构进行优化设计。
通过有限元分析，确定结构的应力分布、位移等动态响应参数，进而对结构进行优化设计。
优化后的结构在承受冲击时，其动态响应性能得到显著提高。
三、动态响应分析1. 分析方法动态响应分析主要采用有限元分析方法。
通过建立结构的有限元模型，对结构在冲击载荷下的应力、位移、振动等动态响应进行计算和分析。
2. 分析步骤动态响应分析的步骤包括建立有限元模型、施加冲击载荷、求解动态响应等。
在建立有限元模型时，需要考虑结构的几何尺寸、材料属性、连接方式等因素。
在施加冲击载荷时，需要确定载荷的大小、方向、作用位置等。
通过求解动态响应，可以得到结构的应力分布、位移等参数。
3. 分析结果以某汽车碰撞事故为例，通过动态响应分析，可以得出结构在碰撞过程中的应力分布、位移等参数。
这些参数对于评估结构的稳定性和耐久性具有重要意义。
同时，通过对不同结构方案的动态响应进行比较，可以为结构的优化设计提供参考。
四、结论与展望本文针对冲击载荷下结构拓扑优化设计与动态响应分析进行了探讨。
动载荷作用梁动态响应分析
毕业论文题目动载荷作用梁动态响应分析专业工程力学班级力学081学生郝忠文指导教师何钦象教授2012 年专业：工程力学学生：郝忠文指导教师：何钦象摘要在机构动力学中讨论的强迫振动问题，一般是以结构在位置固定的周期性挠动力作用下的强迫振动问题为对象。
本文中，用主振型叠加法，分析了简支欧拉梁在移动载荷作用下的动态响应特性。
当广义挠动频率的固有频率相等则放生共振。
研究桥梁在移动车辆载荷下的强迫振动，也要分析其共振条件。
所不同的是由于载荷是移动的，且车辆载荷本身也是带有质量的振动体系，桥梁和载荷耦合系统的动力特征随荷载位置的移动而不断变化。
经研究发现，在移动荷载作用下，桥梁将发生振动，产生的变形比载荷静止不动时产生的变形大。
若荷载处于最不利的静力作用位置的同时满足共振条件，那么将会发生较大的动态响应，导致桥梁的破坏。
而且，当荷载移动速率为一定值，广义挠动频率接近梁的固有频率时，梁也可能发生共振，其最大动挠度比静载荷作用时最大挠度的数倍。
移动车辆载荷的这种动力效应是不容忽视。
关键字：动载荷，动态响应，广义挠动频率ABSTRACTThe forced vibration problem discussed in the mechanism dynamics generally focus on the forced vibration that caused by the force which stationarily act on the mecha- nism regularly.In this paper,using principal mode superposition method,the dyna -mic response of simply supported Euler beam acted by moving loads is analysed. Wh -en the frequency of generalized stimulating force equals its natural frequency,the re -sonance happens.It is different that the load moves.The dynamic response of the sys- tem formed by the load and beam differs with the position of moving load. According to the research,the deflection caused by the moving load is larger than that caused by stable load.When the moving load is at the vital position meanwhile meets the res -onance requirement,the beam will resonate thus leading to damage .And when the speed of the moving load reaches the point that the generalized stimulating frequency meets the natural frequency of beam，it may also cause resonance,the biggest def -lection will reaches several times the deflection caused by the stable load。
冲击荷载作用下简支圆板的塑性动力响应统一解
冲击荷载作用下简支圆板的塑性动力响应统一解
冲击荷载作用下简支圆板的塑性动力响应统一解
采用统一强度理论求解了简支圆板在中等脉冲荷载作用下的动力响应问题,得出了统一的动力塑性极限荷载、内力场和速度场,并给出了上限解和下限解.讨论了静力许可条件和运动许可条件.利用本文的解还得出了简支圆板在静力荷载作用下的极限荷载、内力场和速度场.根据选择不同的拉压比参数α,本文所给出的解可以适用于各种拉压异性和拉压同性材料.Tresca解、Mohr-Coulomb解和双剪统一屈服准则解是本文的特例,Mises解是本文当α=1和b=0.5时的线性逼近.研究结果表明,拉压比α和强度理论参数b对动力解的影响要大于对静力解的影响,所以,根据材料的不同选择合适的强度理论,对于更好的发挥材料的强度潜力,减轻结构的重量具有重要的意义.
作者：王延斌俞茂宏肖耘李林生作者单位：王延斌(西安交通大学建筑工程与力学学院,陕西,西安,710049;西北电力试验研究院,陕西,西安,710054)
俞茂宏(西安交通大学建筑工程与力学学院,陕西,西安,710049)
肖耘,李林生(中国运载火箭技术研究院,北京,100076)
刊名：爆炸与冲击 ISTIC EI PKU英文刊名：EXPLOSION AND SHOCK WAVES 年，卷(期)：2003 23(5) 分类号：O342 关键词：固体力学动力塑性响应统一强度理论简支圆板中等脉冲荷载。
移动载荷作用下简支梁的动态响应及裂纹损伤识别研究
，
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ： Ｔｈ ｏ ｅ ｔａ ｆｔｅ ｃ ａ ｋ ｄ ｔ ｃｉｎ ｍｅｈ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｌｉｒ ｓ ｌ ｔｏ ｎ ｌｓｓｏ ｖ ｌｔｗａ ｅ ｅ ｌ ｄ ｉ ｓｒ ｃ ｅ ｐ ｔｎ ｉｌｏ ｒ ｃ ｅｅ ｔｏ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｍｕ ｔ—ｅ ｏｕ ｉｎ ａ ａｙ ｉ ｆｗａ ｅｅ ｓｒ ｖ ａｅ ｎ ｈ
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（ ．Ｃ ｌ ｇ ｆ ｃｅ ｃ １ ｏｌ ｅｏ ｉｎ ｅ＆ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ ｉａ ｎｖ ｒｉ ，Ｔ ｅＫｅ ａ ｏａｏｙｏ ｓｓｅ ｏｅ ａｔａ ｄ ｅ Ｓ ｇｎ ｅｉ ，Ｊｎ ｎ Ｕ ｉｅｓ ｙ ｈ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆＤｉ ｔｒＦ ｒｃ ｓ ｎ ｎ ｔ ａ
振
动
与
冲
击
第 ３ 第 ６期 Ｏ卷
Ｊ Ｄ Ｈ０Ｃ Ｓ Ｋ
移 动 载 荷 作 用 下 简 支 梁 的 动 态 响 应 及 裂 纹 损 伤 识 别 研 究
爆炸冲击荷载作用下桥梁结构的动态响应分析
爆炸冲击荷载作用下桥梁结构的动态响应分析桥梁作为交通工程中最重要的结构物,会受到偶然爆炸,爆炸冲击作用会导致桥梁结构破损甚至垮塌。
桥梁抗爆性能研究已成为桥梁工程界面临的新课题,开展爆炸冲击荷载作用下桥梁的动态响应研究具有重要理论意义、工程应用价值和军事意义。
本文主要做了以下几方面工作:(1)分析爆炸基本原理,总结了国内外有关结构(桥梁结构)在爆炸冲击荷载作用下动态响应分析的理论研究方法和研究成果,阐述了开展结构抗爆研究的理论意义和工程应用价值。
(2)通过理论分析方法,分析刚塑性梁受均布冲击荷载作用下动态响应。
基于ANSYS软件建立梁的有限元数值分析模型,分析冲击荷载对梁结构变形以及动态响应的影响。
(3)基于爆炸基本理论及相关经验参数公式,采用数值模拟方法,结合荷载简化的经验公式和混凝土特性,计算分析在不同冲击爆炸位置、不同峰值超压、不同正压作用时间下的混凝土箱梁桥的动态变形和动态响应。
计算结果表明,爆炸荷载作用的位置对于桥梁结构的响应和损伤的部位有较大的影响,爆炸区域附近混凝土易破损,爆炸荷载产生拉应力对桥梁结构整体影响较大,爆炸冲击过程中,峰值超压越大,正压作用时间越长,桥梁结构的动态变形和响应越大,结构易破坏。
简支梁冲击试验标准
简支梁冲击试验标准一、试验目的本试验标准旨在规定简支梁冲击试验的方法、程序和要求，以便对简支梁的结构性能进行全面评估。
通过本试验，可以获取简支梁的冲击强度、刚度、稳定性和疲劳性能等关键参数，为工程应用提供可靠的依据。
二、试验原理简支梁冲击试验是通过在简支梁上施加冲击载荷，观察其响应和破坏行为的一种试验方法。
试验过程中，冲击载荷一般通过摆锤式冲击试验机施加，可以模拟实际工程中的冲击情况。
通过对简支梁在冲击载荷下的响应和破坏形态进行观察和分析，可以对其结构性能进行评估。
三、试验步骤1. 准备工作：选择合适的简支梁试样，确保其尺寸、材料和制造工艺符合相关标准和设计要求。
准备好冲击试验机和相关测量仪器，如位移计、力传感器等。
2. 安装试样：将简支梁试样放置在冲击试验机上，确保其稳固不动。
根据需要，可以在简支梁的跨中、支座等关键部位设置观测点。
3. 设定冲击载荷：根据试验要求，设定冲击载荷的大小和速度。
一般来说，冲击载荷应足以使简支梁产生明显的变形和应力响应。
4. 开始试验：启动冲击试验机，施加冲击载荷，同时观察和记录简支梁的响应。
可以通过位移计、力传感器等设备获取实时数据。
5. 数据分析：对收集到的数据进行整理和分析，包括变形量、应力分布、破坏形态等。
根据这些数据，可以对简支梁的结构性能进行评价。
6. 结果处理：根据试验结果，对简支梁的结构性能进行评估，并提出改进意见或建议。
如有需要，可以进行进一步的试验和研究。
四、注意事项1. 确保试验过程中人员安全，特别是在冲击载荷施加过程中要防止意外伤害。
2. 保证试验设备和仪器的精度和可靠性，避免因设备故障或测量误差对试验结果产生不良影响。
3. 对试验数据进行严谨的分析和处理，避免主观错误或遗漏关键信息。
弹性基础简支梁的动态分析
作用力频率增大到 220HZ 时，脉冲频率接近简支梁条件下的一阶弯曲频率，在刚性支撑条件下 将发生共振（图 8），但支撑弹簧的刚度减弱到 100N/mm 时，得到支撑反力响应如图 12，与图
10 相比，两者结果相似，这是由于支撑弹簧刚度很软的情况下，系统的振动特性主要由弹簧质 量系统的第一阶固有频率决定。可见，即使冲击力频率与梁一阶弯曲频率接近，但通过改变支 撑刚性可有效避免共振发生，这是施加减振装置后产生的效果。
的一阶弯曲频率517hz的一阶弯曲频率228hz弹性基础简支梁的瞬态冲击简支梁常见的一种瞬态力作用条件是承受图4脉冲力的冲击梁的响应与冲击力幅值f0作用时间t0脉冲力作用频率1t简支梁的瞬态冲击分析当支撑弹簧的刚度为k1000000nmm时梁近似于刚性支撑条件简支梁的第一阶固有频率为228hz当冲击力幅值f000167s时得到梁中点的位移应力和支撑反力响应如图5图6图7支撑最大反力达550n为静载荷的55因此在此工作频率下动力冲击对梁及周围环境的影响很大
表1
f T , f J , f E 随弹簧刚度的变化关系
随着弹簧刚度的增加，系统的支撑性质向刚性化过渡，有限元计算值 f E 也逐渐趋向 f J ，可以预 见当弹簧刚度趋向无穷大时， f E 逼近 f J ，此时不能再用公式（1）来计算系统的初阶固有频率 值，应采用公式（2）来计算。 当 f T = f J 时得到：
图4
简支梁的瞬态冲击分析
当支撑弹簧的刚度为 K=1000000N/mm 时，梁近似于刚性支撑条件，简支梁的第一阶固有 频率为 228HZ，当冲击力幅值 F0=100N，作用频率 120HZ，作用时间 t0=0.00167s 时，得到梁中 点的位移、应力和支撑反力响应如图 5，图 6，图 7，支撑最大反力达 550N，为静载荷的 5.5 倍， 因此在此工作频率下动力冲击对梁及周围环境的影响很大。 当脉冲力作用频率为 220HZ 时，由于接近梁的第一阶固有频率，将发生共振，随着时间的 推移，支撑反力逐步增大，如图 8，到 0.07s 时梁的反力达到 1400N，是静载荷的 14 倍。 当支撑弹簧的刚度为K=100N/mm时，整个系统接近于一弹簧质量系统，第一阶固有频率为 13HZ，当冲击力幅值F0=100N，作用频率120HZ时，梁中点的位移、应力和支撑反力响应如图9， 图10，图11。支撑最大反力为42N，为静载荷的2/5，且振动的波形变的舒缓，振动按第一阶固 有频率传播，大大减小了对梁和环境的冲击，但不利因素是梁的刚体位移增加。
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。
钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析
钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析钢筋混凝土框架结构是一种广泛应用于高层建筑和重要工程中的结构形式。
在面临冲击荷载（如地震、爆炸等）的情况下，了解结构的响应特性对于确保结构的安全性和抗灾性非常重要。
因此，钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析成为结构工程领域一个重要的课题。
冲击荷载可能引起结构的变形、应力和动力响应，进而影响结构的稳定性和完整性。
因此，对于钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析需要考虑以下几个方面。
首先，冲击荷载的作用机理需要进行有效的建模和分析。
钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下受到的外部冲击力可以模拟为一个时间历程积分的过程。
建立合适的冲击荷载模型是进行响应分析的前提，可以使用数值模拟方法来模拟冲击荷载的作用。
其次，需要对结构的动力特性进行分析。
在冲击荷载下，结构的固有频率、振型和阻尼特性可能发生变化，这将影响结构的响应。
可以利用有限元分析或模态分析等方法，获得结构的固有频率和振型，并进一步分析结构的阻尼特性。
然后，需要对结构的变形和应力进行分析。
冲击荷载会引起结构的位移和应力增加。
在计算结构的变形和应力时，可以使用弹性力学理论和塑性理论。
可以通过有限元分析等方法，将结构的材料特性和几何特性纳入计算，以获得结构的变形和应力分布。
此外，还需要对结构的破坏和失效进行评估。
当冲击荷载超过结构的抗冲击能力时，结构可能会发生破坏和失效。
评估结构的破坏和失效需要考虑材料的损伤和破坏模型，并进行结构的性能评估。
最后，结构的抗冲击改造和增强措施也需要考虑在冲击荷载下的响应分析中。
钢筋混凝土框架结构可以通过加固、加筋和改善连接节点等措施来增强其抗冲击能力。
通过分析和模拟不同的抗冲击改造和增强方法，可以评估结构的抗冲击性能，并优化结构的设计。
综上所述，钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析是一个复杂而重要的研究领域。
通过建立合适的冲击荷载模型、分析结构的动力特性、计算结构的变形和应力、评估结构的破坏和失效，并优化结构的设计和改造，可以提高钢筋混凝土框架结构的抗冲击能力，确保结构的安全性和抗灾性。
【毕业论文】动载荷作用梁动态响应分析
毕业论文题目动载荷作用梁动态响应分析专业工程力学班级力学081学生郝忠文指导教师何钦象教授2012 年专业：工程力学学生：郝忠文指导教师：何钦象摘要在机构动力学中讨论的强迫振动问题，一般是以结构在位置固定的周期性挠动力作用下的强迫振动问题为对象。
本文中，用主振型叠加法，分析了简支欧拉梁在移动载荷作用下的动态响应特性。
当广义挠动频率的固有频率相等则放生共振。
研究桥梁在移动车辆载荷下的强迫振动，也要分析其共振条件。
所不同的是由于载荷是移动的，且车辆载荷本身也是带有质量的振动体系，桥梁和载荷耦合系统的动力特征随荷载位置的移动而不断变化。
经研究发现，在移动荷载作用下，桥梁将发生振动，产生的变形比载荷静止不动时产生的变形大。
若荷载处于最不利的静力作用位置的同时满足共振条件，那么将会发生较大的动态响应，导致桥梁的破坏。
而且，当荷载移动速率为一定值，广义挠动频率接近梁的固有频率时，梁也可能发生共振，其最大动挠度比静载荷作用时最大挠度的数倍。
移动车辆载荷的这种动力效应是不容忽视。
关键字：动载荷，动态响应，广义挠动频率ABSTRACTThe forced vibration problem discussed in the mechanism dynamics generally focus on the forced vibration that caused by the force which stationarily act on the mecha- nism regularly.In this paper,using principal mode superposition method,the dyna -mic response of simply supported Euler beam acted by moving loads is analysed. Wh -en the frequency of generalized stimulating force equals its natural frequency,the re -sonance happens.It is different that the load moves.The dynamic response of the sys- tem formed by the load and beam differs with the position of moving load. According to the research,the deflection caused by the moving load is larger than that caused by stable load.When the moving load is at the vital position meanwhile meets the res -onance requirement,the beam will resonate thus leading to damage .And when the speed of the moving load reaches the point that the generalized stimulating frequency meets the natural frequency of beam，it may also cause resonance,the biggest def -lection will reaches several times the deflection caused by the stable load。
冲击载荷作用下的结构动态响应
冲击载荷作用下的结构动态响应
顾秉栋;马永斌
【期刊名称】《甘肃科学学报》
【年(卷),期】2014(26)3
【摘要】通过圆板在短时强载荷作用下的动态响应分析,用一定的理论分析方法及数值计算来更方便有效的解决工程领域中常遇到的实际问题.根据简支圆板在冲击荷载作用下的动态响应控制方程,通过载荷的等效替换,建立冲击载荷作用下简支圆板的动态响应分析数学模型.考虑一定的边界条件,采用数值计算方法进行数值模拟分析,观察结构上某些关键点的动态响应结果.通过与圆板发生大变形的承载能力对动载情形的最大挠度进行近似估计对比,最终计算结果表明,在不同外部激励作用下,这种计算方法能够满足工程设计要求并有利于工程实际,能对材料安全设计发挥了重要作用.
【总页数】4页(P116-119)
【作者】顾秉栋;马永斌
【作者单位】兰州理工大学理学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学理学院,甘肃兰州 730050
【正文语种】中文
【中图分类】TU312+.1
【相关文献】
1.某型舰船水下爆炸冲击波载荷作用下结构动态响应数值仿真研究 [J], 陈永念;王琮;谭家华
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3.水中爆炸冲击波载荷作用下舰船结构动态响应的数值模拟 [J], 陈永念;尹群;胡海岩
4.多层金字塔夹芯结构在冲击载荷作用下的动态响应 [J], 王媛欣;张振华;钱海峰
5.多层金字塔夹芯结构在冲击载荷作用下的动态响应 [J], 王媛欣;张振华;钱海峰;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
简支梁冲击跨距
简支梁冲击跨距全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：简支梁是结构工程中常见的一种梁型，其受力状况比较简单，适用于跨度较小、承载力要求不高的情况下。
而冲击载荷是指短时间内突然作用在结构上的载荷，其大小和作用时间都比较短暂。
在实际工程中，简支梁经常会承受到冲击载荷的作用，因此对于简支梁在冲击跨距下的受力状况进行研究十分重要。
在研究简支梁冲击跨距问题之前，首先需要了解简支梁受力的基本原理。
简支梁在跨度方向受到集中荷载作用时，梁上会产生弯矩和剪力。
而当冲击载荷作用在简支梁上时，会导致简支梁受到瞬时的额外荷载，从而引起梁的挠曲和剪切变形。
对于简支梁在冲击跨距下的受力分析，可以通过有限元方法进行数值模拟。
有限元方法是一种数值分析方法，可以将结构离散为许多小单元，在每个单元上建立受力平衡方程，最终求解整个结构的受力分布。
通过有限元分析，可以得到简支梁在冲击跨距下的受力分布、挠曲变形等重要信息。
对于简支梁冲击跨距问题的分析还可以利用动力学原理。
动力学原理是研究物体受力、速度和加速度之间关系的学科，在简支梁冲击跨距问题中可以应用动力学方程求解简支梁的振动、变形等信息。
通过动力学分析，可以了解简支梁在冲击载荷作用下的动态响应特性。
在实际工程中，简支梁受到冲击载荷的情况并不少见，比如桥梁、楼板等结构在地震、爆炸等外部冲击载荷下会出现冲击跨距现象。
为了确保工程结构的安全性和可靠性，需要对简支梁在冲击跨距下的受力状况进行深入研究和分析，从而制定合理的防护措施和设计方案。
简支梁在冲击跨距下的受力问题是结构工程中一个重要的研究课题，对于确保工程结构的安全性和稳定性具有重要意义。
通过有限元分析和动力学原理的应用，可以深入了解简支梁在冲击载荷作用下的受力特性，为工程设计和施工提供有力支持。
希望相关研究者能够进一步深化对简支梁冲击跨距问题的研究，为结构工程领域的发展做出更大的贡献。
第二篇示例：简支梁冲击跨距，是指在简支梁结构中，横向力作用下梁的两端会出现的位移。
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【 关键词 】 简支梁； 冲击载荷 ； 动 态响应 【 中图分 类号】 Ｔ Ｕ ３ １
桥梁在军事交通 和 国民经 济 中均 具有 十分 重要 的地位 和作用 。桥梁在其生 命周 期 内可能遭 受各 种偶 然爆 炸冲击 作用 。战时 ， 桥 梁可 能遭受 精确 制导 武器 的爆炸 袭击 。 ； 平时 ， 桥梁 可能遭受 易燃 易爆物品运输爆 炸事故和恐 怖爆炸 袭击等 。桥梁抗爆研 究具 有重 要 的政治 、 经 济和军 事意 义 ， 已成为桥梁工程界 面 临的新课 题 。而 爆炸 最主要 的因素之
＼．
Ｕ ２ ０ｊ ０ ４ ０ ５
供基础 。
（ ２ ） 通过数值模拟 （ Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ） 可 以看 出 ， 在 冲击荷 载 的作 用下 ， 梁产生的位移要远大于 自身重力 以及静力 状态产生 的
变应 ， 因此冲击载荷对梁更具破坏性 。
（ ３ ） 通过数值模 拟（ Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ） 可 以看 出 ， 相同 的梁在受 到
＿Ｐ （
Ｏ Ｚ Ｍ
如图 １ 所示 ， 考虑厚度为 日单位宽度 ， 长为２ 的刚塑性 简支梁 。梁受 到均布冲击荷载 Ｐ（ ｔ ） 作 用。从 图 １ 可 以看 出 ， 梁 的变形关 于 Ｙ轴对称 ， 故在分析 的时 ， 取 ＞０的一段梁 来 分析 。首先推 导梁 的控制 方程 。如 图 ２所示 取梁 的微段 来分析 ， 图 中 Ｍ、 Ｎ、 Ｑ分 别表 示弯 矩 、 轴力、 剪力 ； Ｐ ｄ ｘ表 示 惯性力 ； 表示挠度 。
一
—
－
图 ７
关 键 点 响 应
图４
２ Ｏｏ Ｅ＋０１
三 个 时 间点 变形
况， 推导 出 了 控 制 方 程 ， 可 以 为 后 续 推 导 动 态 响 应 表 达 式 提
１ ５ ０ Ｆ＋０１ １ ００ Ｅ＋０１ ５ ＯＯ Ｅ＋００ ０ Ｏ０ Ｅ＋００
Ｕ ０ ｌ
一
就是冲击荷 载 ， 故 研究 冲 击载 荷作 用 下 简支 梁 的动 态响
应， 可 以为桥梁提高抵抗爆 炸冲击性能 和快 速修复技 术研究
提供依一
（ ２ ） ㈩ （ （ ３ ）
１ 理 论分 析
１ ． １ 基 本 控 制 方 程
Ｑ— ｐ
一
【 文献标志码】 Ａ
ｆ Ｐ － Ｐ
｛ 一
）
（ １ ）
【 ＋ Ｑ 一 Ⅳ 一 （ ＋ ａ Ｍ ｄ ｘ ０ ２ Ｍ ） ＝ ＿ 芝 １ － Ｐ （ ￡ ） （ ）
由式 （ １ ） 可得式 （ ２ ） 、 （ ３ ） ：
Ｏ ２ ｗ
， （
Ｏ ｗ
对式 （ ２ ） 带人边 界条件 ， 可得式 （ ４ ） ：
Ｑ 一
＝ 一
一 肛
（ ４ ）
由式 （ ３ ） 和式 （ ４ ） 可得 控制方程 （ ５ ） ：
Ｊ ． 一 』 ： Ｐ ㈤ 一 Ⅳ 一 一 ÷ Ｐ （ ｔ ）
（ ５ ）
２ 数值 模拟
２ ． １ 建 立模 型
实验结果 ， 全过程 （ 前、 中、 后） 三个有代表性 的时间点作
出变 形 见 图 ６， 关 键 点 的响 应 曲线 见 图 ７ 。
Ｏ
－
０． ００ ２
．
葛胜强． 大型桥梁抗激光 制导炸 弹袭击 的对 策探讨 ［ Ｊ ］ ． 国防 交通工程与技术 ， ２ ０ ０ ３ ， ５ （ ４） ： ３—５ ． ［ ２］ 李辉光． 伊拉克 战争 一战略 、 战术及 军事上 的经验 教训 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 军事科学出版社 ， ２ ０ ０ ５ ． ［ ３ ］ 周 志斌 ， 葛强林． 未来交通 重点 目标 防护伪装展望 ［ Ｊ ］ ． 国防交
为 了与理论分 析更 为贴 近故建模采用 梁单元 ， 并加上 简
专 粱 的沩 界 条 件 ． 曰 图 ３所示
图１ 刚 塑性 简 支 梁
图 ３ 梁 模 型
Ｎ
２ ． ２ 加 载 均 布 冲 击荷 载
实验结果 ， 全 过程 （ 前、 中、 后） 三个有代 表性 的时间点 的
图 ２ 微 段 受 力
２ ０ １ ７ ． ０ ４
２ ０ １
嫩 啦ｉ ｌ ｉ ｉ ｉ ｉ ｉ ｉ ｉ ￣ ｌ ≮ 苛 一 露 蛞 蜡 讯 栖 构鳓 攀 ． ｒ
变形见 图 ４ ， 关 键 点 的 响应 见 图 ５ 。
一
Ｏ． ＯＯ Ｅ＋０ ０ １ ． Ｏ ＯＥ－０３ ２． ０ ０Ｅ～０３ ３ Ｏ ０Ｅ加 ３ ４． ００ Ｅ－ ０３
根据受力分析 图可 以得 出平 衡方 程（ １ ） ：
［ 定稿 日期 ］ ２ ０ １ ７— ０ ３— ０ ３ ［ 基金项 目］ 国家 自然科 学基 金 赞助 《 冲 击及爆 炸 作 用 下桥 梁响应分析与结构损伤评估研 究》 （ ５ １ ３ ７ ８ ４ ３ ７ ） 。
四川建 筑
第３ ７卷 ２期
冲击载荷作 用下简支梁的动态 响应 分析
姜 文恺 ， 唐怀平 ，李旭巍
（ 西 南交通 大学 ，四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
【 摘 要】 文章分析 了简支梁在 冲击载荷 作用下表现 出的 力学行为和静 力作 用下有很 大的不 同， 推 导
了受到均布 冲击载荷 的简支梁的控 制方程 ， 在 这一过程 中采用 了刚塑一 Ｉ ￣ － ４ Ｋ定 ， 忽略 了应 变强化 效应 ， 考虑 了 弯矩 的高阶项 。通过 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｌ Ｓ— Ｄ Ｙ Ｎ Ａ建立简支 梁模 型 ， 分析 了两种 不 同加 载情 况下 ， 三个 不同时 间点 简
均 布 冲击 载 荷 作 用 和局 部 冲 击 载 荷 作 用 两 种 情 况 下 ， 关 键 点 产 生 的动 态 响应 形 态是 不 同 的 ， 因此 冲 击 载 荷 作 用 的位 置 对
于梁 的动 态 响应 有 很 大 影 响 。
参 考 文 献
时 间／ ｓ
图５
关键 点 响应
２ ． ３ 加 载 局 部 冲 击 荷 载