爆炸载荷作用下单向加筋方板的大挠度塑性动力响应分析

从分别列出加筋板面板以及加强筋的运动方程出发,详细分析了爆炸载荷作用下单向加筋固支方板的大挠度塑性动力响应。分析表明:取决于加强筋的相对刚度以及载荷峰值的大小,加筋板的运动将呈现三种不同的模式。限于讨论加筋板的总体变形模式。首先讨论了同时计及弯矩和面力(轴力)作用的解析解,在此基础上进一步讨论了忽略弯矩影响的薄膜解以及能量解。理论结果与已有的试验结果在多数情况下符合良好,表明提出的简化理论分析方法能对爆炸载荷下单向加筋固支方板的永久变形做出较为合理的预报。

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。

自由梁受集中质量横向撞击的刚-塑性动力响应

研究自由边界的矩形截面梁在自由端和对称中面分别受到质量块横向撞击后的刚－塑性动力响应，通过完全解分析、结合数值方法给出梁的瞬态变形，并讨论输入能量、质量比等参数对梁的最终变形、移行铰消失位置及能量耗散的影响。

爆炸荷载下矩形板的塑性动力响应

本文采用Jones-Sawczuk控制方程,导出了脉冲荷载下矩形板最大残余挠度的简单理论计算公式,并应用该公式和动态屈服条件,计算了固支方板在爆炸荷载下的最大残余挠度值,与试验结果比较,取得了令人满意的结果。

空中接触爆炸作用下船体板架塑性动力响应及破口研究

导弹或炸弹接触爆炸对船体板架的破坏作用 ,可分为初始穿孔作用和爆炸冲击波作用两部分 ,从而可将其破损看作早期穿孔和壳板的后续塑性变形两个阶段。为简化计算 ,将船体板架按照一定的等效原则简化为圆形板。第一阶段 ,该圆形板在中心产生初始穿孔 ;第二阶段 ,爆炸冲击波作用以冲量的形式作用在穿孔后的剩余板结构上 ,给板一个初始动能。剩余结构在该动能驱动下继续变形 ,动能逐渐转化为变形能 ,并最终达到平衡状态。通过假设一定的塑性变形模式 ,得到变形能与变形的关系 ,利用动量定理和能量守恒定理 ,建立了板架塑性变形的理论模型 ,得出了变形挠度的计算公式。通过接触爆炸试验 ,得出材料极限动应变的估算值 ,并以最大环向应变等于极限动应变作为板架径向撕裂的条件 ,得到破口半径的计算公式。利用上述破口计算方法 ,对某型驱逐舰的几个典型船体甲板板架在受到飞鱼导弹及 GBV-1 2型激光炸弹攻击时的变形挠度和破口尺寸进行计算。以实船在遭受空中打击时的战损事例和打靶试验数据进行比较后 ,证实该破口计算公式可用于船舶受空中接触爆炸作用下产生的破口估算。

低速大质量球头弹冲击下薄板塑性动力响应分析

为研究半穿甲导弹冲击下舷侧结构抗侵彻性能及机理,探讨舷侧抗半穿甲导弹侵彻结构设计,假设低速大质量球头弹冲击下薄板的穿甲破坏可分为隆起变形、碟形变形和弹体贯穿3个阶段,采用理想刚-塑性材料本构模型,同时考虑剪切、弯曲及薄膜拉伸对薄板变形和失效的作用,分析了薄板在冲击过程中的塑性动力响应及三个阶段中的变形吸能,并采用材料有效塑性应变失效准则分析了薄板的穿甲破坏准则,得到了弹体穿甲后的剩余动能和速度、薄板的弹道极限速度以及薄板的最大塑性变形。模型计算结果与实验结果及有限元分析结果吻合良好。

柔性动边界梁的弹塑性动力响应分析

实际工程中的梁结构并不是采用理想的刚性支承,而通常具有柔性动边界。该文建立了柔性动边界梁的计算模型,模型考虑了梁端有弹性支承、阻尼支承以及刚性块等情况,并利用有限差分方法对运动方程进行离散,研究分析了在动载作用下柔性动边界梁的弹塑性动力响应。研究表明:动边界对梁的变形和受力有很大的影响,与刚性支承相比,竖向弹性支承能够降低梁的振动频率,并且使梁的内力和相对位移幅值减小,从而提高结构的抗力,但提高抗力的效果与载荷作用时间的长短以及振动衰减的程度相关。

水下爆炸冲击波作用下平板塑性动力响应的数值模拟

根据流固耦合的Taylor平板理论和Cole的水下爆炸经验公式,得到了水下爆炸冲击波作用下平板迎爆面的总压力载荷,并将该压力载荷嵌入到ABAQUS程序的用户自定义载荷子程序VDLOAD中,实现了对ABAQUS的二次开发。作为验证,利用该方法模拟了水下爆炸冲击波作用下固支平板的塑性动力响应,模拟结果与试验结果吻合良好。与通用的模拟方法相比,本文所采用的模拟方法在保证较高计算精度的前提下,可以显著降低计算成本并简化建模过程,对于工程应用具有一定参考和实用价值。

含缺陷的固支梁在阶跃载荷作用下塑性动力响应的完全解

本文分析了含两个对称缺陷的固支梁在阶跃载荷作用下的刚塑性动力响应,给出了不同载荷幅值区段的响应模式,求得了完全解,指出在结构参数和缺陷参数与外载之间存在着比较复杂的关系。表现在结构的响应模式高达十几种。它们可能是双自由度的三铰(整体五铰)模式,也可能是单自由度的双铰(整体三铰)模式。但是当载荷幅值很高时,都会出现一种固定的三铰模式。另一方面,在缺陷处通常存在一个塑性铰,这种现象反映了缺陷造成的应变集中效应。

结构塑性动力响应实验研究的简要综述

讨论和总结了结构塑性动力响应中的相似方法以及进行模化实验所应遵循的原则，对冲击载荷下多种结构塑性动力响应的实验研究进行了简要综述．

正多边形板的塑性动力响应——小挠度分析和大挠度分析

本文基于刚性板块的总体平衡,建立运动方程,首次完整地分析了正多边形板的塑性动力响应,得到了周边简支或固支的正多边形板在均布矩形脉冲作用下的塑性动力响应小挠度解析解,并用膜力因子法作了大挠度理论分析。所得的结果包含了作为特例的正方形板、圆板等情形,具有广泛应用价值,同时具有理论上和数学上的意义。

爆炸载荷作用下混凝土板的塑性动力响应

采用能量守恒原理,对假设四边为固定约束的地下浅埋混凝土方板,忽略材料的弹性变形能,同时考虑土—结构的接触界面上两种介质相互作用对界面压应力分布的影响,在非接触爆炸载荷作用下的塑性大变形响应进行了理论分析,运用Lagrange方程,建立板的运动响应微分方程,得到固支混凝土方板塑性大变形的理论计算公式.结果表明:理论计算与试验及程序分析结果吻合较好,表明该方法可应用于地下混凝土板类结构在非接触爆炸载荷作用下的毁伤或人防结构的工程预测.

变截面叶片受飞射物强烈撞击的塑性动力响应

以涡轮发动机为背景，讨论了高速转动的涡轮叶片受到飞射物强烈撞击后的塑性动力响应问题。根据变截面叶片做高速旋转的特点，建立了新的力学模型，分析了叶片受撞击后的瞬态变形，包括质量比的影响，涡轮旋转所引起的离心力的影响以及输入能量的影响等。

爆炸载荷作用下单向加筋板的塑性动力响应分析

从加筋板面板以及加强筋的运动方程出发,分析了爆炸载荷作用下单根加筋固支方板的大挠度塑性动力响应。分析表明:加筋板的运动,取决于加强筋的相对刚度以及载荷峰值的大小,将呈现出3种不同的模式。研究仅限于讨论加筋板的总体变形模式,具体讨论了单向加筋固支方板在忽略弯矩影响下的薄膜解法。得到的理论结果与已有的试验结果在多数情况下符合良好,表明简化理论分析方法能对爆炸载荷下单向加筋固支方板的永久变形做出较为合理的预报。

简支圆板在冲击荷载作用下的塑性动力响应分析

采用双剪应力强度理论求解了拉压异性材料简支圆板在中等脉冲荷载作用下的动力响应问题 ,得出了塑性动力极限荷载、内力场和速度场。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。研究结果表明 ,材料的拉压强度比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 。

斜拉网格结构的弹塑性动力响应分析

针对斜拉网格结构体系的弹塑性动力响应问题 ,阐明斜拉索非线性特性 ,建立索塔塔柱刚度矩阵 ,研究空间杆单元恢复力模型及其弹塑性状态转换判定方法 ,给出临界点处的处理方法和结构弹塑性动力响应的计算策略 .数值分析该类结构动力特性及线性和弹塑性振动问题 .结果显示 ,斜拉索的存在提高了结构刚度 ,可显著改变结构振动特性 ,竖向地震响应明显大于水平向地震响应 ,弹塑性位移。

阻尼介质中简支圆板在大挠度时的塑性动力响应

本文从理论上分析了受矩形脉冲荷载作用的阻尼介质中简支理想刚塑性圆板在大挠度时的塑性动力响应.文中给出了在中载和高载情况下各相的解析解.

自由梁受集中质量两点撞击的刚塑性动力响应

对矩形截面自由梁在两端同时受到完全相同的集中质量横向撞击问题进行了理论上的研究 ,通过采用刚塑性的材料模型得到了其动力响应完全解。结合数值方法给出了梁的瞬态变形 ,并讨论了输入能量、质量比等参数对梁的最终变形、能量耗散的影响。针对典型算例将完全解的结果与MSC/Dytran的计算结果进行了比较 ,两者具有合理的近似 ,但理论预测的结果略高估计了梁的最终变形。

固支加筋方板的大挠度塑性动力响应

本文详细分析了爆炸载有作用下固支加筋方板的大挠度塑性动力响应，给出了各种可能的运动模式以及相应的判别条件，导出了最大残余变形的计算式，与文献［３］的试验结果比较表明，在多数情况下符合良好．

结构刚塑性动力解的弹性补偿

近年来,我国学者以膜力因子法和饱和分析方法相结合为理论工具,对梁、板等结构件在脉冲载荷作用下的塑性大变形行为作了全面深入的研究,为脉冲加载下结构的最终挠度提供了优于历史上各种刚塑性近似解的最佳刚塑性预测公式。然而,由于实际工程应用中金属结构弹塑性动力响应的复杂性和数值模拟的局限性,与考虑材料弹性效应的结果相比,刚塑性解对脉冲加载下结构所预测的最终挠度的误差有多大,是一个亟待解决的关键问题。对这个问题的首阶段研究成果厘清了材料弹性对脉冲加载下结构塑性动态大变形的影响,定量评估了由最佳刚塑性理论解与弹塑性数值模拟得到的最终挠度预测结果之间的差异。在此基础上,提出了补偿弹性效应的策略和方法,即:在已有的最佳刚塑性解预测的挠度基础上添加一个补偿项,将补偿项表达为脉冲载荷强度的效应与结构自身刚度的效应分离的变量函数,并尽量减少待定系数/指数的数量,以求表达式的简洁;根据这些原则在金属结构的主要工程应用领域内选定结构刚度和外载参数的变化范围,对固支梁和固支方板的案例实施拟合与补偿,最后得到了对梁和板增添补偿项后的简单而实用的最终挠度预测公式,其相对误差在3%的范围之内,很适合工程设计应用。文末列表给出了符号与公式的一览,并对梁和方板的结果作了综合和比较。