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冲击载荷作用下结构的动力响应分析

许卫群  
【摘要】: 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。本文对结构受冲击载荷作用下的动力响应做了一些研究,归纳起来主要有以下三个方面。 1.任意冲击载荷作用下,简支梁的有限变形的动力响应特性。采用刚塑性假定,忽略应变强化效应和应变率的效应并考虑由于有限变形而导致的轴力的影响,研究任意时间历程冲击载荷作用下简支梁的塑性动力响应问题。采用矩形形状的屈服条件,并将梁的运动依照塑性铰的不同分为四个不同的阶段,其中第一和第四阶段为单铰运动模式,第二和第三阶段为两铰运动模式。最后给出了任意时刻梁的运动状态和变形状态的解析表达式。 2.损伤材料的动力响应特性。研究了工程材料在动力载荷下损伤演化的计算模型,提出了一般材料在各向异性损伤状态下的两种动力损伤模型。第一种以有效应力的等效值的幂函数为基础,第二种以损伤应变能释放率为基础。通过数值分析研究了损伤结构元件的动力响应的特性。 3.汽车碰撞槽型梁结构桥梁的数值模拟。以邓洲桥为研究对象,建立有限元模型进行汽车碰撞仿真分析。全面分析桥梁的结构和碰撞特征之后,提出了对邓洲桥和汽车有限元模型的简化方案。采用美国ANSYS公司的有限元软件ANSYS/LS-DYNA对碰撞过程进行数值模拟分析,得到了撞击点附近混凝土、普通钢筋以及预应力钢筋的应力及位移随时间的变化规律,同时得到了全桥在碰撞后瞬间的应力分布规律和碰撞结束前全桥的变形规律。


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