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自由梁在一端受局部三角形脉冲载荷时的塑性动力响应

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北京理工大学学报 2011年第9期31卷 1009-1012页

作者：郝陈朋吴成北京理工大学机电学院北京100081

为了估计局部爆炸载荷对飞行器的影响,采用刚塑性模型分析了自由梁在一端受局部脉冲载荷作用时的塑性动力响应,给出了不同载荷长度作用下梁的变形模式,最后分析了航天飞机在局部脉冲载荷下的断裂问题.研究表明,飞行器在一端受局部的脉... 详细信息

为了估计局部爆炸载荷对飞行器的影响,采用刚塑性模型分析了自由梁在一端受局部脉冲载荷作用时的塑性动力响应,给出了不同载荷长度作用下梁的变形模式,最后分析了航天飞机在局部脉冲载荷下的断裂问题.研究表明,飞行器在一端受局部的脉冲载荷下更不容易发生断裂.

关键词：自由梁塑性动力响应局部脉冲载荷

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刚塑性自由梁在偏心阶跃荷载下的动态响应

应用力学学报 2018年第5期35卷 1002-1007页

作者：陈玉骥杨国飞邓德员罗旗帜陈舟佛山科学技术学院土木工程系佛山528000 中建钢构有限公司广州510000 湖南大学土木工程学院长沙410082

基于冲击力学基本理论,研究了刚塑性自由梁在偏心阶跃荷载下的动态响应。根据动平衡条件和梁的变形模式,推导了不同荷载水平下无约束自由梁的加速度和角加速度公式。通过动静法得到了自由梁内的弯矩和剪力,依此给出了塑性铰的位置,得出... 详细信息

基于冲击力学基本理论,研究了刚塑性自由梁在偏心阶跃荷载下的动态响应。根据动平衡条件和梁的变形模式,推导了不同荷载水平下无约束自由梁的加速度和角加速度公式。通过动静法得到了自由梁内的弯矩和剪力,依此给出了塑性铰的位置,得出了不同荷载位置下塑性铰的临界荷载值,并讨论了摩擦力对其的影响。结果表明:摩擦力较小时,其对塑性铰的位置有明显影响;但摩擦力较大时,塑性铰的位置几乎不随摩擦力的变化而改变,并且出现塑性铰的临界荷载很小。在荷载水平较低时,自由梁只可能在荷载作用点产生塑性铰;随着荷载水平的提高,在长梁段会出现一个与荷载作用点塑性铰相反的塑性铰;当荷载很大时,在短梁段也会出现一个塑性铰。此外,荷载作用点的位置对塑性铰临界荷载值也有较大影响,荷载离梁端越近,塑性铰临界荷载值越大;若荷载离梁端越远,塑性铰临界荷载较小。

关键词：刚塑性自由梁偏心荷载摩擦力动态响应

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刚性质量对自由梁的塑性次撞击

南京理工大学学报 2011年第6期35卷 837-842页

作者：杨钧尹晓春刘中华骞朋波南京理工大学理学院江苏南京210094 上海飞机客户服务有限公司技术出版物部上海200241

针对接触和分离对撞击响应的影响,该文基于刚塑性动力学理论和单轴压缩多次弹塑性接触模型,研究了刚性质量水平撞击自由梁的过程。研究结果发现该撞击过程是一个复杂的多次塑性撞击过程,按照撞击力变化形式可以划分为两个撞击区,计算结... 详细信息

针对接触和分离对撞击响应的影响,该文基于刚塑性动力学理论和单轴压缩多次弹塑性接触模型,研究了刚性质量水平撞击自由梁的过程。研究结果发现该撞击过程是一个复杂的多次塑性撞击过程,按照撞击力变化形式可以划分为两个撞击区,计算结果表明该两个撞击区的总冲量相当。塑性次撞击造成撞击能量以间歇方式传递,并且大部分撞击能量是由后续次撞击传递给梁的。不断出现的次撞击将迫使移行塑性铰作短暂的往复运动。通过与三维动态有限元方法的比较表明,刚塑性动力学理论可以应用于塑性次撞击问题的研究,并可获得梁撞击响应的主要特征。

关键词：刚性质量自由梁塑性次撞击刚塑性动力学

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刚性质量对自由梁的弹塑性次碰撞的若干特征

南京理工大学学报 2013年第4期37卷 613-620页

作者：孔德平杨钧尹晓春沈煜年骞朋波南京理工大学力学与工程科学系江苏南京210094

该文基于Rayleigh梁理论,采用局部弹塑性接触模型,结合有限差分方法和碰撞-分离条件,研究了钝圆柱头质量水平碰撞自由梁过程中的弹塑性次碰撞过程。研究发现,整个水平碰撞包含了复杂的弹塑性次碰撞过程,整个碰撞过程由分别位于碰撞压缩... 详细信息

该文基于Rayleigh梁理论,采用局部弹塑性接触模型,结合有限差分方法和碰撞-分离条件,研究了钝圆柱头质量水平碰撞自由梁过程中的弹塑性次碰撞过程。研究发现,整个水平碰撞包含了复杂的弹塑性次碰撞过程,整个碰撞过程由分别位于碰撞压缩相内和恢复相内的两个明显的次碰撞区组成。第二碰撞区的出现,导致梁出现了二次瞬态变形激发现象。碰撞激发了梁一阶位移响应和高阶速度响应,一阶位移响应与次碰撞区的形成有着本质的联系,次碰撞的形成过程与高阶速度响应密切相关。另外,次碰撞显著地改变了碰撞能量的传递方式,导致了单向、间歇式的碰撞能量传递模式。研究表明,次碰撞与次碰撞激发的自由梁响应之间存在着复杂的耦合力学机制。

关键词：刚性质量自由梁碰撞力次碰撞弹塑性变形有限差分法

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尾部有推力自由梁的振动分析

弹道学报 2010年第1期22卷 83-86,99页

作者：张雷王永中国科学技术大学自动化系合肥230027

为了研究气动弹性对弹性体导弹振动特性的影响,把飞行中的大长径比细长导弹看作是尾部有推力的自由梁,采用广义汉密尔顿原理建立自由梁的纵向弯曲振动数学模型,利用模态分析把模型离散化,考察模态频率随推力和长径比的变化趋势,并找出... 详细信息

为了研究气动弹性对弹性体导弹振动特性的影响,把飞行中的大长径比细长导弹看作是尾部有推力的自由梁,采用广义汉密尔顿原理建立自由梁的纵向弯曲振动数学模型,利用模态分析把模型离散化,考察模态频率随推力和长径比的变化趋势,并找出临界稳定点.讨论了气动弹性现象对系统结构振动稳定性的影响,得出临界稳定点的变化趋势及长径比对这种变化趋势的影响.对系统弹性变形进行了仿真分析,通过曲线拟合给出了振动幅值与推力以及长径比之间的关系.仿真结果表明,气动弹性使得结构振动稳定下降,缩小了稳定范围,随着长径比的增大此现象愈加明显.

关键词：导弹自由梁气动弹性长径比

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自由梁的位移、应变和声模态分析

河北北方学院学报（自然科学版） 2018年第7期34卷 38-41页

作者：李存鹏魏少东安徽国防科技职业学院安徽六安237011 北京东方振动和噪声技术研究所北京100085

目的针对目前常见的模态测试方法开展试验模态分析,从而给出各种测试方法的最优使用场所。方法以金属自由梁为研究对象,通过试验模态分析,得到了其位移、应变和声模态的频率、阻尼比和振型等模态参数,对比各模态测试方法的结果,并就各... 详细信息

目的针对目前常见的模态测试方法开展试验模态分析,从而给出各种测试方法的最优使用场所。方法以金属自由梁为研究对象,通过试验模态分析,得到了其位移、应变和声模态的频率、阻尼比和振型等模态参数,对比各模态测试方法的结果,并就各模态测试方法的特点开展对比分析。结果位移模态所测模态频率明显比应变模态和声模态的小,可见传感器的质量对所测自由梁位移模态的模态频率有较大影响,应变模态影响较小,声模态为非接触式测量,故无影响,且在相同的试验条件下,更容易得到高阶模态。结论应变模态试验在获取模态振型的基础上,也可进行各测试点应变大小的测量和计算。

关键词：自由梁位移模态应变模态声模态

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自由梁受集中质量两点撞击的刚塑性动力响应

爆炸与冲击 2003年第4期23卷 318-324页

作者：刘旭红董军北京航空航天大学固体力学研究所北京100083 西南林学院交通机械与土木工程学院云南昆明650224

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... 详细信息

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。

关键词：自由梁集中质量两点撞击刚塑性动力响应变形数值方法塑性耗散材料模型

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冲击荷载作用下拱与自由梁瞬态动力响应研究

冲击荷载作用下拱与自由梁瞬态动力响应研究

作者：梁建山东科技大学

学位级别：硕士

拱和自由梁结构广泛应用于民用和国防工程中。对其冲击动力行为的深入理解具有重要的工程和理论意义。本文通过试验研究、数值分析等手段对集中冲击载荷作用下拱和自由梁结构的动态响应机制、能量耗散特点进行研究。主要内容包括以下几... 详细信息

拱和自由梁结构广泛应用于民用和国防工程中。对其冲击动力行为的深入理解具有重要的工程和理论意义。本文通过试验研究、数值分析等手段对集中冲击载荷作用下拱和自由梁结构的动态响应机制、能量耗散特点进行研究。主要内容包括以下几个方面:（1）集中冲击载荷作用下圆拱冲击动力行为的试验研究。应用空气炮进行加载,进行了张角为60°和126°浅、深圆拱的动力响应试验,并分别应用高速相机和游标卡尺记录试件变形历史和最终塑性变形。试验研究表明,跨中集中撞击下,拱结构先后经历全截面受压、弯曲变形、轴向拉伸变形和弹性回弹并自由振动四个阶段。若冲击动能足够大,将在拱结构根部发生撕裂破坏。浅拱和深拱结构均存在速度敏感区间,在这一区间,较小的速度增量,将使其最终塑性变形的急剧增大。（2）集中冲击载荷作用下圆拱结构响应的数值分析。基于壳单元模型,并应用通用有限元程序ABAQUS,对浅、深拱进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比,验证了数值模型的有效性。数值分析表明,可以根据各截面轴力、弯矩的变化规律,将拱结构整体响应过程分为如下4个阶段:1)轴向受压与弹塑性弯曲波传播阶段;2)由弯矩控制的跨中塑性铰与根部塑性铰阶段;3)轴力主导的轴向拉伸阶段;4)弹性自由振动阶段。如输入冲击动能较大,第4阶段,即弹性自由振动阶段将会被根部撕裂模式取代。冲击响应过程中,拱结构塑性耗能主要集中于第2和第3阶段,且集中于拱撞击点处和根部。（3）集中冲击载荷作用下自由梁冲击动力行为的试验研究。应用空气炮进行加载,进行了入射角度为30°、60°和90°的冲击试验,并分别应用高速相机和游标卡尺记录试件变形历史和最终塑性变形。试验研究表明,1)正向冲击下,冲击动能将全部转变为结构的塑性能,导致结构产生最大的塑性变形,且因为对称原因,结构未发生整体转动;2)入射角度显著影响自由梁的冲击动力行为,冲击动能垂直分量的减小和摩擦效应的存在使得结构塑性变形减小。由于轴向冲击分量的存在,结构在弯曲变形同时产生较大的刚体转动。（4）集中冲击载荷作用下自由梁冲击动力响应的数值分析。数值分析表明,各种冲击角度下,自由梁结构沿跨度各截面的轴力始终较小,可以通过弯矩的分布规律将其响应过程分为如下几个阶段:1)弹塑性弯曲波传播;2)驻定铰阶段;3)弹性自由振动阶段。冲击角度的减小将引起摩擦耗能的快速提高,并导致冲击动能向刚体转动模式转移。本文研究为深入理解拱和自由梁结构冲击动力行为提供了试验和理论支持。

关键词：拱结构自由梁冲击载荷试验研究数值模拟

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轴向运动自由梁动力学响应研究

轴向运动自由梁动力学响应研究

作者：郑现亮哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在现代战争中,潜射导弹越来越受到世界各国的关注。在潜射导弹的发射过程中,其结构的振动问题直接影响到其能否成功发射,因此,对潜射导弹振动问题进行研究有重要的现实意义。本文将潜射导弹简化为带有集中质量自由梁来研究。本文给出了... 详细信息

在现代战争中,潜射导弹越来越受到世界各国的关注。在潜射导弹的发射过程中,其结构的振动问题直接影响到其能否成功发射,因此,对潜射导弹振动问题进行研究有重要的现实意义。本文将潜射导弹简化为带有集中质量自由梁来研究。本文给出了带有集中质量自由梁纵向振动的精确求解方法,采用Laplace变换法求解自由梁纵向振动的运动方程,得到带有集中质量自由梁纵向振动固有频率和主振型的解析解,并给出了自由梁纵向振动特性与集中质量大小和位置的关系;采用假设模态法,研究了带有集中质量自由梁在简谐力作用下的纵向振动动态响应。利用集中质量法,研究了带有集中质量自由梁的横向振动特性,得到了自由梁横向振动的前两阶固有频率和主振型,应用MATLAB软件对前两阶主振型进行了曲线拟合,并研究了集中质量大小和位置对自由梁横向振动特性的影响;采用假设模态法,研究了带有集中质量自由梁在横向集中力作用下的横向振动动响应。基于Hamilton原理,给出了轴向运动自由梁纵向和横向振动的动力学方程,通过有限元素法对轴向运动自由梁动力学方程离散得到总体离散动力学方程,通过数值仿真,分析了集中质量位置和大小对自由梁纵向和横向振动的影响,得到与前文相同的结论;采用Newmark法,求解得到自由梁系统纵向和横向振动的动响应。本文采用ansys workbech软件,建立了自由梁出水过程的流固耦合分析系统,得到不同深度发射时自由梁的位移、速度、流体作用力的变化规律,以及不同时刻自由梁应力分布。

关键词：自由梁集中质量振动流固耦合