直杆的撞击屈曲及其应力波效应的实验和理论研究

论文题目: 直杆的撞击屈曲及其应力波效应的实验和理论研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 固体力学

作者: 韩志军

导师: 张善元

关键词: 撞击加载,动力屈曲,应力波效应,屈曲载荷,分叉时间,后屈曲行为

文献来源: 太原理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 结构经受撞击作用极为广泛地存在于许多工程技术领域,如航空器的着陆、交通车辆相撞、核电设施防护、导弹拦截、结构安全与耐撞性等都会遇到撞击加载问题。撞击加载以其历史短、强度高为特征,结构受到撞击加载,变形和运动极为迅速,惯性效应必须计及。工程上常用的细杆、薄板、薄壳等柔性结构元件,其膜刚度远大于侧向弯曲刚度,在撞击载荷作用下容易由于屈曲强度不足而引起灾变性的破坏。近年来由于结构耐撞性及各种能量吸收装置研制的需要,结构在撞击加载下的动态屈曲成为固体力学中一个十分活跃的前沿研究领域。在屈曲问题研究的各个发展阶段中,细长杆总是充当着首选对象,由其发展的力学模型可以揭示深刻的物理内函。细杆经受轴向撞击的屈曲,同样在结构动力屈曲研究中具有特殊重要的地位,从某种意义上讲,它比径向动压作用下薄壳的屈曲更复杂。因为杆撞击加载是轴向应力波加载,其屈曲的发生和发展是与应力波传播相关的复杂的动力学过程。为了揭示直杆撞击屈曲的机理及其应力波传播与动力屈曲之间的联系,建立各特征量之间的定量关系,本文从实验和理论方面开展了一系列的研究工作,取得了以下重要结果。 1、借助空气动力枪,实现了杆—杆撞击加载,对两种支承条件,三种长度的理想直杆进行了轴向撞击屈曲的动力实验研究。记录了不同速度下试件特定截面两侧对称点的应变时程曲线,由时程曲线的应变幅值和分叉时间,得到了不同支承条件下撞击屈曲载荷与屈曲长度关系曲线。 2、实验结果表明:在讨论轴向应力波传播(未发生反射时)导致的动力分叉时,波阵面处可视为固定约束,撞击端的约束条件却是非常重要的。在两种不同支承条件的实验中都只记录到最低屈曲模态,而对应的

论文目录:

第一章绪论

1．1 结构屈曲的研究梗概

1．2 杆的动态屈曲

1．2．1 具有初始缺陷杆的动态屈曲

1．2．2 轴向应力波作用下直杆的动力屈曲

1．2．3 其它方面的研究

1．2．4 杆动态屈曲的实验测量

1．3 杆动态屈曲准则

1．3．1 基于B-R思想的准则(Budiansky-Roth准则)

1．3．2 总能量准则

1．3．3 放大函数法

1．3．4 分叉准则

1．3．5 不确定准则

1．4 本文的主要工作

第二章轴向应力波作用下直杆屈曲的实验研究

2．1 引言

2．2 实验的方案

2．2．1 实验的方案

2．2．2 试件应力幅值的理论计算

2．3 材料的静态力学性能

2．4 受冲端为夹支时直杆屈曲的实验研究

2．4．1 实验装置与实验程序

2．4．2 实验结果与现象

2．4．2 临界载荷的确定

2．5 受冲端为铰支时直杆屈曲的实验研究

2．5．1 实验结果与现象

2．5．2 临界载荷的确定

2．6 结论

第三章阶跃载荷作用下杆的动力屈曲和后屈曲

3．1 引言

3．2 直杆动力屈曲的理论分析

3．2．1 控制方程及其解

3．2．2 两端固支梁动力屈曲分析

3．2．3 一端铰支、一端固支梁动力屈曲分析

3．3 动力屈曲的后屈曲分析

3．3．1 后屈曲控制方程的差分格式

3．3．2 受冲端为夹支时的初始和边界条件

3．3．3 受冲端为铰支时的初始和边界条件

3．4 数值计算

3．4．1 受冲端为夹支时的数值结果

3．4．2 受冲端为铰支时的数值结果

3．5 结论

第四章刚性质量块轴向撞击直杆的动力屈曲

4．1 引言

4．2 刚性质量块对直杆的轴向撞击

4．2．1 刚性质量块对弹塑性直杆的轴向撞击

4．2．2 刚性质量块对弹性直杆的纵向撞击

4．3 刚性质量块轴向撞击弹性杆的动力屈曲

4．3．1 应力波在直杆中的传播

4．3．2 屈曲模态和临界条件

4．3．3 算例与分析

4．4 刚性质量块轴向撞击弹性杆的动力屈曲

4．4．1 应力波在直杆中的传播

4．4．2 屈曲模态和临界条件

4．4．3 计算结果和分析

4．5 刚性质量块撞击直杆的后屈曲分析

4．5．1 侧向位移的初始和边界条件

4．5．2 轴向位移的初始和边界条件

4．5．3 数值计算

4．6 结论

第五章全文总结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

博士学位论文独创性声明

发布时间: 2005-11-14

参考文献

[1].弹性长圆柱壳动态屈曲中的辛方法[D]. 马建青.大连理工大学2010

直杆的撞击屈曲及其应力波效应的实验和理论研究

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