结构刚塑性动力解的弹性补偿

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作者 余同希 胡庆洁 朱凌 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 结构塑性动力响应 脉冲载荷 固支梁和固支方板 弹性效应补偿 最终挠度的最佳预测

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相似结构动力响应的外推方法及精度特性 被引量：3

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作者 雷正保 刘振闻 钟志华 《振动与冲击》 EI CSCD 1999年第2期17-22,共6页

提出了大位移、大转动、大变形、弹塑性相似结构动力响应显式有限元分析结果的外推方法并分析了其精度特性。以 Ｂｕｃｋｉｎｇｈａｍ Ｐｉ定理为基础，运用量纲矩阵法，导出了动态大位移大转角弹塑性相似结构的相似关系。根据有限元... 提出了大位移、大转动、大变形、弹塑性相似结构动力响应显式有限元分析结果的外推方法并分析了其精度特性。以 Ｂｕｃｋｉｎｇｈａｍ Ｐｉ定理为基础，运用量纲矩阵法，导出了动态大位移大转角弹塑性相似结构的相似关系。根据有限元法分块近似的基本思想及显式有限元法的积分格式，分析了外推法的精度特性。算例表明，本文方法切实可行。 展开更多

关键词 外推方法 结构动力响应力 弹塑性 相似法 精度

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砰击载荷作用下板结构动力响应的参数分析 被引量：5

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作者 张世联 王能扬 肖熙 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期562-564,共3页

对板结构在砰击这一瞬态载荷作用下的动力响应进行参数分析 .在进行动力响应计算时 ,考虑材料的弹塑性 .分析的参数有 :压力峰值、附加质量、结构刚度、载荷作用时间和连续砰击次数 .通过有限元方法进行分析 ,为船舶设计提供有用的建议 .

关键词 砰击载荷 板结构 动力响应 参数分析 弹塑性 船舶设计 强度 有限元分析

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弹塑性结构水下爆炸相似律研究 被引量：5

4

作者 冯麟涵 刘世明 +1 位作者 曹宇 张阿漫 《中国舰船研究》 2010年第5期1-5,共5页

为实现将缩比模型在遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性结果推广到预测原型结构,根据相似理论,讨论了水下爆炸冲击波载荷相似率,并推导了弹塑性结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的完全几何相似律。以典型舰船板架结构为研究对象... 为实现将缩比模型在遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性结果推广到预测原型结构,根据相似理论,讨论了水下爆炸冲击波载荷相似率,并推导了弹塑性结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的完全几何相似律。以典型舰船板架结构为研究对象,设计若干数值算例,结果表明缩比模型与原型结构之间的能量、运动响应和应力响应吻合较好,说明满足该相似率的缩比模型能够准确预测原型结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性,验证了该相似律的实用性。 展开更多

关键词 弹塑性结构 相似理论 水下爆炸 动态响应

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边界约束对梁抗爆动力响应的影响(Ⅰ)–理论研究及分析 被引量：5

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作者 宋春明 王明洋 刘斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期82-86,共5页

边界约束的差异会直接影响结构的抗爆动力响应及承载能力,建立了复杂约束条件下抗爆梁在弹性阶段和塑性阶段的解析计算方法,并计算分析了竖向弹性与阻尼约束、水平约束刚度、抗弯约束、荷载形式以及屈服弯矩动力强化系数对动力响应的影... 边界约束的差异会直接影响结构的抗爆动力响应及承载能力,建立了复杂约束条件下抗爆梁在弹性阶段和塑性阶段的解析计算方法,并计算分析了竖向弹性与阻尼约束、水平约束刚度、抗弯约束、荷载形式以及屈服弯矩动力强化系数对动力响应的影响。计算表明:竖向弹性与阻尼约束会引起附加惯性力,能够明显降低结构在弹塑性阶段的位移动力系数。水平约束和抗弯约束影响结构的动态响应主要在塑性阶段,水平约束使梁截面在变形过程中产生横向压力,抗弯约束直接限制刚体转动,均有效降低了梁位移动力系数,相对提高结构的承载力。相同约束刚度和荷载峰值条件下,平台荷载下结构的位移动力函数均高于三角形荷载下位移动力函数,说明动荷载的作用时间越长,对结构承载越不利。另外考虑屈服弯矩的动力增强系数时,可提高结构的抗爆潜力。 展开更多

关键词 振动理论 弹塑性动力响应 边界约束 梁 爆炸荷载

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多点地震下大跨展览馆动力弹塑性分析 被引量：6

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作者 赵大海 沈鹏娟 柳国环 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期70-74,共5页

为研究大跨空间展览馆在多点地震激励下的弹塑性反应和抗震性能,利用SAP2000软件建立结构的有限元模型,采用TJU.SAP2ABAQUS接口程序转化为相应的ABAQUS模型,经模态分析验证了转化前后模型的一致性.分别考虑单向和三向地震输入,对该结构... 为研究大跨空间展览馆在多点地震激励下的弹塑性反应和抗震性能,利用SAP2000软件建立结构的有限元模型,采用TJU.SAP2ABAQUS接口程序转化为相应的ABAQUS模型,经模态分析验证了转化前后模型的一致性.分别考虑单向和三向地震输入,对该结构进行了地震一致和多点激励下的动力弹塑性分析.结果表明:单向多点地震激励下,柱底内力、剪力墙应力以及结构顶部位移均较一致激励时增大;三向多点激励下,结构柱底内力和剪力墙的应力较单向多点激励时有增有减,结构顶部位移增大;多点激励对结构两侧柱底内力的影响显著,对中部柱底内力的影响较小. 展开更多

关键词 大跨空间结构 TJU.SAP2ABAQUS 多点激励 动力弹塑性 结构反应

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大型渡槽结构非线性地震响应分析 被引量：4

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作者 徐建国 王博 +1 位作者 陈淮 徐伟 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2006年第4期35-40,共6页

运用渡槽薄壁结构弹塑性动力分析模型,开展了渡槽非线性地震响应分析计算。该渡槽薄壁结构弹塑性动力分析模型集渡槽薄壁结构线弹性模型和非线性多弹簧模型为一体,应用多弹簧等效关系模拟结构塑性铰区的非线性滞回特性。经结构线弹性和... 运用渡槽薄壁结构弹塑性动力分析模型,开展了渡槽非线性地震响应分析计算。该渡槽薄壁结构弹塑性动力分析模型集渡槽薄壁结构线弹性模型和非线性多弹簧模型为一体,应用多弹簧等效关系模拟结构塑性铰区的非线性滞回特性。经结构线弹性和非线性地震响应比较,结果表明两者存在差异,开展大型渡槽结构非线性地震响应分析是很有必要的。 展开更多

关键词 渡槽 弹塑性动力分析模型 非线性地震响应

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复杂形体超高钢结构电视塔抗震性能分析研究 被引量：8

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作者 李春祥 汪英俊 +1 位作者 钟秋云 秦季标 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期61-72,128,共13页

宁夏超高钢结构电视塔结构高度216m,桅杆长度104m。建筑体型为底部小、上部大、中部略呈细腰形且设计有三段楼层共计28层的花瓶状形体。楼层不连续分布导致结构质量和侧向刚度沿竖向分布不均匀,结构几何形式复杂,对抗震要求高。首先,使... 宁夏超高钢结构电视塔结构高度216m,桅杆长度104m。建筑体型为底部小、上部大、中部略呈细腰形且设计有三段楼层共计28层的花瓶状形体。楼层不连续分布导致结构质量和侧向刚度沿竖向分布不均匀,结构几何形式复杂,对抗震要求高。首先,使用ANSYS分析研究结构的动力特性。同时,针对结构固有频率,将ANSYS和SAP2000计算结果进行了比较。结果表明,结构的扭转效应明显,第三和第八阶振型是以扭转为主的振型,结构扭平周期比满足我国规范要求,但数值偏高。接着,分别采用振型分解反应谱法和动力时程法计算多遇地震作用下结构的多维弹性地震响应。数值结果表明,动力时程分析能够更清晰地反映结构桅杆的鞭稍效应。因此,在评估此类复杂形体建筑的抗震性能时,应综合评定反应谱和时程法的计算结果。多维地震作用下结构的变形指标符合国家现行相关规范要求。最后,对结构进行了8度(0.2g)、8度(0.3g)和9度三种设防烈度罕遇地震作用下结构的弹塑性动力时程分析,以检查结构变形指标与塑性发展情况。结果表明,结构变形指标符合国家现行相关规范要求,结构的最危险部位在中部楼层段(细腰段)。因此,结构满足"小震不坏,中震可修,大震不倒"的抗震设防要求。通过大量计算分析与比较,综合出了许多有益的结论与建议,为该实际工程或类似工程的抗震设计提供参考依据。此外,计算分析方法对于应用有限元软件计算复杂几何结构具有借鉴价值。 展开更多

关键词 复杂几何结构 动力特性 抗震性能 ANSYS软件 振型分解反应谱 弹性动力时程分析 弹塑性动力时程分析

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粘弹性边界梁在低速冲击下的动力响应分析 被引量：6

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作者 陈万祥 郭志昆 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期69-72,78,共5页

实际工程中的梁结构通常具有粘弹性边界,这些约束表现为弹性和阻尼特征。建立了具有粘弹性边界梁的力学模型,该模型综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况,根据冲击局部区域的接触力-侵入深度关系式并利用拉格朗日方... 实际工程中的梁结构通常具有粘弹性边界,这些约束表现为弹性和阻尼特征。建立了具有粘弹性边界梁的力学模型,该模型综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况,根据冲击局部区域的接触力-侵入深度关系式并利用拉格朗日方法建立了横向冲击下粘弹性边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同冲击条件下冲击力和横向位移的对比分析,说明了粘弹性支承对结构动力响应的影响。研究表明,粘弹性边界梁的横向位移比简支梁要小,而且位移到达峰值时的时间有所增加,从而提高结构的抗力。 展开更多

关键词 振动理论 弹塑性动力响应 粘弹性边界 梁

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受冲击作用弹塑性圆板动力响应的弹性效应 被引量：5

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作者 席 丰 杨嘉陵 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期569-577,共9页

利用有限差分离散微分方程进行计算分析,研究冲击载荷作用下弹塑性圆板的早期动力响应,通过对瞬态径向弯矩分布规律的细致分析,阐明弹塑性固支圆板响应过程中弹性效应对其变形历史的影响.研究表明:弹塑性响应过程可划分为八个阶段,对应... 利用有限差分离散微分方程进行计算分析,研究冲击载荷作用下弹塑性圆板的早期动力响应,通过对瞬态径向弯矩分布规律的细致分析,阐明弹塑性固支圆板响应过程中弹性效应对其变形历史的影响.研究表明:弹塑性响应过程可划分为八个阶段,对应的变形模式为:“单铰圆模式”,“双铰圆模式”,“五铰圆模式”,“四铰圆模式”,“三铰圆模式”,“双铰圆模式”,“双驻定铰圆模式”,“弹性振动模式”.与刚塑性分析所假定的三相的变形模式比较,弹塑性响应分析证实了固支边界“驻定塑性铰圆”的存在性.虽然刚塑性分析所假定的第一相位移响应模式并不存在,但第二相和第三相响应模式则得到了证实.由于这两相及相应弹塑性分析的两个阶段持续时间都较长,因而也肯定了刚塑性分析所假定变形模式的主要特征.弹性效应对于板内“移行铰圆”的影响比较大,它不但使“移行铰圆”出现“回退”现象,还使得“移行铰圆”的个数增加到三个;对于圆心处的“塑性铰圆”,弹性效应则使得它的符号出现由负向到正向的反复变化.因此,弹性效应对弹塑性板的变形历史影响十分明显. 展开更多

关键词 理想弹塑性圆板 动力响应 弹性效应 冲击载荷

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强脉冲载荷作用下弹-塑性薄圆板的大挠度动力响应 被引量：7

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作者 席丰 杨嘉陵 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期379-384,共6页

利用有限变形弹塑性连续体的最小加速度原理 ,建立了分析圆板动力响应问题的数值方法 ,并通过对均匀分布的脉冲载荷作用下铰支圆板位移响应的细致分析 ,探讨了响应过程中的饱和冲量现象 ,指出对于高载范围内的脉冲载荷 ,相应于最大变形... 利用有限变形弹塑性连续体的最小加速度原理 ,建立了分析圆板动力响应问题的数值方法 ,并通过对均匀分布的脉冲载荷作用下铰支圆板位移响应的细致分析 ,探讨了响应过程中的饱和冲量现象 ,指出对于高载范围内的脉冲载荷 ,相应于最大变形的饱和冲量确实是存在的。结果还表明 ,虽然圆板的弹塑性动力分析非常复杂 ,但基于最小加速度原理的数值计算方法却具有简单、直接的优点。 展开更多

关键词 弹塑性圆板 冲击载荷 大挠度 动力响应 饱和冲量 结构

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爆炸冲击荷载作用下弹性支撑梁弹塑性动力响应的解析分析 被引量：1

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作者 康婷 白应生 +2 位作者 杨慧 孙惠香 张志刚 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期61-66,共6页

用静力修正法和虚功原理,推导出了爆炸冲击荷载作用下,弹性支撑梁弹塑性动力响应的解析表达式。其中:第一阶、二阶振型的影响用振型叠加法计算,其他高阶振型的影响用拟静力法计算。分析了爆炸冲击持续时间和弹性系数对梁动力响应的影响... 用静力修正法和虚功原理,推导出了爆炸冲击荷载作用下,弹性支撑梁弹塑性动力响应的解析表达式。其中:第一阶、二阶振型的影响用振型叠加法计算,其他高阶振型的影响用拟静力法计算。分析了爆炸冲击持续时间和弹性系数对梁动力响应的影响。结果表明:当冲击持续时间小于简支梁1/2自振周期时,可看作短时荷载,与刚性支撑相比,弹性支撑可有效降低梁跨中截面弯矩和相对位移,从而提高梁的抗爆承载力,且弹性系数越小,减振效果越好,但会引起较大端部位移;当持续时间大于简支梁1/2自振周期时,可看作长时荷载,在冲击作用阶段弹性支撑能够起到减振作用,但在残余振动阶段,若弹性系数选取不当,会使梁跨中截面弯矩增大,出现振动反弹,反而会降低梁的抗爆承载力,此时宜加设阻尼支撑。 展开更多

关键词 爆炸力学 振动理论 弹塑性动力响应 梁 弹性支撑

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单层鞍型网壳的抗震性能分析 被引量：5

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作者 曹正罡 范峰 《世界地震工程》 CSCD 2004年第2期55-60,共6页

采用子空间迭代法计算单层鞍型网壳的自振特性,利用圆管截面空间梁系弹塑性本构关系,用时程分析法计算单层鞍型网壳的弹塑性地震响应,通过对SDAP和ANSYS有限元程序计算结果比较分析,总结出单层鞍型网壳的自振特性、地震内力响应及地震... 采用子空间迭代法计算单层鞍型网壳的自振特性,利用圆管截面空间梁系弹塑性本构关系,用时程分析法计算单层鞍型网壳的弹塑性地震响应,通过对SDAP和ANSYS有限元程序计算结果比较分析,总结出单层鞍型网壳的自振特性、地震内力响应及地震内力系数随参数的变化规律。 展开更多

关键词 单层鞍型网壳 自振特性 时程分析法 弹塑性地震响应 地震内力系数

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冲击载荷作用下简支方板的理论解 被引量：7

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作者 于政文 《振动与冲击》 EI CSCD 1999年第1期17-22,共6页

本文从理论上分析了受均布冲击载荷作用下，位于弹性基础上的简支理想刚塑性方板的塑性动力响应，文中给出了中载和高载情况下各相的解析解。

关键词 简支方板 塑性动力响应 弹性基础 冲击载荷

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基于RKPM的海洋平台结构在燃爆载荷作用下响应特性研究 被引量：1

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作者 刘成名 田雨 +1 位作者 任慧龙 梁园华 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期49-55,共7页

海洋平台作为海上石油开发基础设施,在作业中易发生油气泄漏爆炸事故。针对燃爆作用下结构响应特性问题,依据重构核粒子法分析典型海洋平台生活楼结构在燃爆载荷作用下的响应特性。首先依据壳体弹塑性理论及塑性返回算法,建立了燃爆载... 海洋平台作为海上石油开发基础设施,在作业中易发生油气泄漏爆炸事故。针对燃爆作用下结构响应特性问题,依据重构核粒子法分析典型海洋平台生活楼结构在燃爆载荷作用下的响应特性。首先依据壳体弹塑性理论及塑性返回算法,建立了燃爆载荷作用下的典型生活楼结构响应重构核粒子法数值模型与计算方法;其次与有限元软件计算结果进行比较,验证了重构核粒子法计算方法模拟结构响应的有效性;最后分析典型海洋平台生活楼模型在燃爆载荷作用下的冲击响应问题。研究结果表明:生活楼迎爆面中心点位移及应力响应最大值约为生活楼整体的3倍、2倍;塑性变形稳定时,生活楼迎爆面中心点位移较生活楼整体大1/4,表明舱室较梁结构能更好地抵抗燃爆载荷的冲击。 展开更多

关键词 燃爆载荷 重构核粒子法 弹塑性理论 塑性返回算法 动响应 生活楼 梁结构 舱室结构

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简支方板在弹性基础上的塑性动力响应 被引量：4

16

作者 于政文 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期347-352,共6页

用加权残值法中的矩量法解简支方板塑性动力响应，分析弹性基础对方板塑性动力响应的影响，解出了弹性基础上方板残余挠度和终止运动时间。

关键词 塑性动力响应 方板 弹性基础 矩量法 简支板

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不规则混凝土框架结构厂房大震下弹塑性静力和动力分析 被引量：1

17

作者 王晶仁 袁慧 马福 《工程质量》 2009年第3期64-67,29,共5页

运用PKPM-SATWE软件中的EPDA和Pushover两种方法,对某不规则混凝土多层框架结构厂房进行了罕遇地震作用下的弹塑性动力和静力分析,得出了该结构在大震下的内力变化和变形规律,分析了结构的基本动力特性,找出了结构的薄弱部位。通过对这... 运用PKPM-SATWE软件中的EPDA和Pushover两种方法,对某不规则混凝土多层框架结构厂房进行了罕遇地震作用下的弹塑性动力和静力分析,得出了该结构在大震下的内力变化和变形规律,分析了结构的基本动力特性,找出了结构的薄弱部位。通过对这类不规则结构抗震设计特殊性的讨论,为做好类似结构的设计提出建议。 展开更多

关键词 不规则 混凝土框架结构 弹塑性 抗震性能 动力特性

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弹性基础上简支方板在阻尼介质中的塑性动力响应

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作者 于政文 胡振彬 张春雨 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期380-384,共5页

通过Ｌａｐｌａｃｅ 变换，用矩量法求解弹性基础上简支方板在阻尼介质中的塑性动力响应，得出解析表达式。

关键词 塑性动力响应 弹性基础 阻尼介质 间支板

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铁磁梁式板的磁弹塑性动力特征分析

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作者 高原文 祁发强 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期714-718,共5页

针对典型的矩形磁脉冲,研究了横向磁脉冲作用下线性强化材料铁磁梁式板的磁弹塑性动力响应及其动力失稳特征,给出了线性强化铁磁梁式板的弹塑性动力失稳特征曲线;探讨了塑性应变强化系数对铁磁梁式板的动力响应特征曲线、最终平衡位置... 针对典型的矩形磁脉冲,研究了横向磁脉冲作用下线性强化材料铁磁梁式板的磁弹塑性动力响应及其动力失稳特征,给出了线性强化铁磁梁式板的弹塑性动力失稳特征曲线;探讨了塑性应变强化系数对铁磁梁式板的动力响应特征曲线、最终平衡位置、残余构形等的影响。数值结果表明:在同等条件下,塑性应变强化系数越大,其相应铁磁梁式板的动力失稳磁场值越大,其相应的残余构形越小。 展开更多

关键词 线性强化弹塑性材料 铁磁梁式板 脉冲磁场 动力失稳

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内爆炸准静态压力对球形容器弹塑性动态响应的影响 被引量：4

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作者 孙琦 董奇 +1 位作者 杨沙 张刘成 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期25-31,共7页

利用单自由度模型对球壳弹塑性动态响应过程进行力学分析并推导出解析解,得到等向强化双线性弹塑性球壳在考虑准静态压力的内爆炸载荷作用下径向位移响应公式,解析结果与数值模拟结果吻合较好。对屈服发生于首个脉冲阶段和准静态压力阶... 利用单自由度模型对球壳弹塑性动态响应过程进行力学分析并推导出解析解,得到等向强化双线性弹塑性球壳在考虑准静态压力的内爆炸载荷作用下径向位移响应公式,解析结果与数值模拟结果吻合较好。对屈服发生于首个脉冲阶段和准静态压力阶段的两种情况进行分析,获得了准静态压力对球壳弹塑性动态响应的影响规律。研究发现,若屈服发生于准静态压力阶段,进入屈服阶段时刻会受准静态压力幅值影响,随准静态压力的增大而减小;无论屈服发生于哪个阶段,最大位移均出现于准静态压力阶段,且出现时刻有明显差异,最大位移值随着准静态压力幅值的增大而显著增大;与弹性响应结果相比,在弹塑性响应分析中准静态压力幅值对最大位移的影响更为显著。研究表明,在炸药的威力评估工作中,针对准静态压力效应采取结构弹塑性响应分析更有实用价值和指导意义。 展开更多

关键词 有限空间内爆炸 爆炸容器 准静态压力 冲击载荷 弹塑性动态响应

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