考虑阻尼效应的双柔性杆重复撞击

论文摘要

柔性杆构件的弹性撞击现象在工程领域中普遍存在，尤其是重复撞击现象，易造成结构动力性能下降，振动，噪音，失准，失稳等不期望的现象。随着高精度，高速度化的发展，迫切需要人们对重复撞击问题的系统动力学影响进行更加深入和全面的研究。本文研究考虑阻尼效应的双柔性杆重复撞击问题。该文采用St.Venant杆的波动理论，应用瞬态波函数的特征值展开法，给出了研究考虑阻尼效应的重复撞击过程中瞬态响应的理论方法，并利用撞击过程中两杆组合结构的撞击接触界面应力计算了撞击力的时间历程，并分析讨论了结构参数，撞击初速度，空气阻尼系数等对瞬态响应和撞击力响应的影响，表明瞬态波效应法可以成功的计算重复撞击问题。通过计算分析，得到了如下结论：1．给出了分析考虑阻尼效应的双柔性杆重复撞击问题的分析方法。2．研究表明，在重复撞击初期，阻尼效应不明显，可以忽略。3．在重复撞击经历一定时间后，阻尼效应对系统响应产生明显的影响。阻尼效应不仅影响撞击力响应，系统构件的位移响应和速度响应等，还会影响重复撞击过程中的撞击发生时刻和分离发生时刻，从而对重复撞击产生本质的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 工程背景和意义
• 1.2 国内外发展概况及研究现状
• 1.2.1 撞击问题的研究
• 1.2.2 应力波理论
• 1.2.3 杆撞击问题的研究现状
• 1.2.4 考虑阻尼效应的杆撞击问题
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 带阻尼双柔性杆的单次撞击理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 柔性阻尼杆轴向单次撞击问题的模型
• 2.3 模型的求解
• 2.3.1 准静态位移解
• 2.3.2 动态解
• 2.3.2.1 特征函数
• 2.3.2.2 时间函数
• 2.3.3 结构动力响应
• 2.3.3.1 位移响应
• 2.3.3.2 速度响应
• 2.3.3.3 应力分布
• 2.3.3.4 应变分布
• 2.4 算例和分析
• 2.5 小结
• 3 考虑阻尼效应的双柔性杆重复撞击分析
• 3.1 引言
• 3.2 柔性阻尼杆轴向重复撞击问题的模型
• 3.3 模型的求解
• 3.3.1 两杆首次撞击过程求解
• 3.3.2 两杆第 m 次分离过程求解
• 3.3.2.1 准静态位移解
• 3.3.2.2 动态解
• 3.3.2.3 结构动力响应
• 3.3.3 两杆第 m+1 次撞击过程求解
• 3.3.3.1 准静态位移解
• 3.3.3.2 动态解
• 3.3.3.3 结构动力响应
• 3.3.4 过程交替的判断条件
• 3.3.4.1 撞击过程开始的判断条件
• 3.3.4.2 分离过程开始的判断条件
• 3.4 算例和分析
• 3.5 小结
• 4 重复撞击力的计算
• 4.1 引言
• 4.2 通常的研究方法
• 4.3 本文采用的方法
• 4.4 重复撞击过程撞击力的确定
• 4.5 算例和分析
• 4.6 小结
• 5 重复撞击响应的影响因素
• 5.1 撞击初速度的影响
• 5.1.1 对瞬态响应的影响
• 5.1.2 对撞击力的影响
• 5.2 结构参数的影响
• 5.2.1 参数对撞击瞬态响应的影响
• 5.2.2 对撞击力响应的影响
• 5.3 阻尼系数的影响
• 5.3.1 对瞬态响应的影响
• 5.3.2 组尼系数对重复撞击过程中撞击力时间历程的影响
• 5.4 小结
• 6 结论与建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究的建议
• 致谢
• 参考文献