弹性地基对梁动力响应的影响与冲击动力系数分析

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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。基于结构抗爆与防灾工程日益重要的背景,本论文主要研究基本结构梁在冲击载荷作用下的动力响应问题。 研究的基本方法是对控制方程进行有限差分离散从而进行数值求解分析。由于在控制方程中采用了基于变形后坐标描述的运动方程、大变形几何方程和理想弹塑性双线性本构方程,从而可以有效地进行结构的大变形弹塑性分析,也弥补了简单刚塑性动力学理论忽略弹性效应和几何大变形效应的不足。同时由于在控制方程中计入了横向转动效应,因而能够较为准确地分析响应过程早期的弹塑性弯曲波传播机制。 本文对冲击载荷作用下弹性地基梁的动力响应做了详细考察,对其响应模式和变形特征有了更为清晰和准确的的认识,归纳起来主要有以下几个方面。 (1)阐明了刚性块横向撞击作用下弹性地基梁的弹塑性动力响应模式,详细考察了弹性地基及弹性效应对其动力响应的重要作用。 (2)研究了不同初始动能、不同质量和初速度下简支梁位移的动力放大系数,详细分析了冲击能量,刚性块质量及刚性块速度对梁动力响应的重要影响。 (3)对基于小变形和大变形理论的计算结果进行了比较分析表明,强动载荷作用下结构的构形发生巨大变化,大变形理论是准确解决此类问题的关键。对其内力的分布与变化规律有了深入的理解。
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