爆炸载荷作用下网壳结构动态响应研究进展

网壳结构作为大跨度空间结构之一,其受力合理、造型美观、空间敞亮,在体育场等大型标志性建筑或者地面雷达天线罩等军用设施中得到广泛应用。然而,目前国际安全形势局部紧张,炸弹恐怖袭击等人为性爆炸或者战时炮弹袭击等时有发生,这些会使网壳结构产生严重的毁伤,造成生命和财产损失,给大跨度网壳结构的抗爆安全性能带来严峻挑战。本文以网壳结构为研究对象,简要概述了网壳结构稳定性理论研究的发展历程,综述了空中爆炸载荷理论分析方法的研究进展,系统介绍了爆炸载荷作用下网壳结构动态响应的数值计算方法的发展、特点及应用,提出了有待进一步研究的问题,以期为网壳结构的抗爆防护设计提供参考,提高我国网壳结构的抗毁伤能力。     

门式刚架受到质块撞击时弹塑性动态响应的近似分析

本文报道一种求解门式刚架在冲击载荷作用下动态弹塑性大变形响应的简便分析方法。考虑到精确测量接触力的困难知问题的一般性,将冲击物与结构看作一个整体系统。当响应处于弹性时系统比拟一“弹黄-质点”系;当刚架冲击点及二结点处出现全塑性截面时,认为塑性变形起主导作用,而将刚架的变形以一单自由度刚塑性模态的运动表示。最后应用弹性与塑性分离的思想,以即时速率计入应变率效应,获得了刚架跨中受到质块冲击时响应全过程的解析解。本文解答与实测曲线及SEP解答进行了比较,符合很好。     

均匀内压作用下曲边柱壳的非线性动态响应

为了研究曲边柱壳受动态内压载荷作用下的变形规律,建立了精确考虑壳体几何构型的非线性动态控制方程,提出了一种基于静力变形模式的动态响应计算方法,然后通过能量方程建立了均匀内压作用下曲边柱壳动态解的增量求解算法,求解结果与有限元方法LS-DYNA计算结果十分一致.分析了加载速率和载荷形式对曲边柱壳动态响应的影响,发现加载速率和载荷形式可以较大程度地改变曲边柱壳的动力学行为,因此可以通过改变动态加载速率和载荷形式来控制曲边柱壳不同的动态特性.     

圆柱壳在水下径向爆炸载荷下的弹塑性动力响应

基于圆柱壳与液流场相互作用的流固耦合运动条件和大挠度变形理论，研究无限长圆柱在水理爆炸冲击载荷作用下的弹塑性动力响应问题，采用对位移和作用进行Ｆｏｕｒｉｅｒ级数展开的方法来分析圆柱的弹塑性行为，有介Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法进行数值计算，得到水下圆柱壳在爆炸冲击载荷下弹塑性动力响应的规律。     

不同加强筋结构平板在爆炸载荷作用下的动态响应仿真

 针对爆炸载荷作用下外层结构防护能力加强问题,对四边固定的具有不同加强筋类型的平板在爆炸冲击载荷作用下的动态响应问题进行了数值仿真研究。利用ABAQUS软件建立了4种平板的有限元模型,仿真计算了平板在爆炸载荷作用下的响应,比较分析了平板的能量分布、平板中心点处的最大挠度值及应力分布等特性。结果表明,单纯地在平板背面添加加强筋数量对于抗爆性能的提高意义不大;所设计的4类平板中,由加强筋耦合成三角形的平板抗爆性能最佳。     

功能梯度梁在轴向移动载荷作用下的动态响应

研究了功能梯度材料梁在沿轴向移动的集中力作用下的动态响应特性,其中考虑功能梯度材料的物理性能参数沿厚度方向以幂指数形式连续变化。首先基于经典Euler梁理论建立动态响应控制方程,并求解获得功能梯度两端简支梁的固有频率及主振型,同时推导证明了其主振型的正交性。然后采用模态叠加法研究梁在轴向移动载荷作用下的动态响应及共振特性,求解获得了中点最大挠度随时间的变化及共振速度的解析解,并采用数值结果分析了共振速度及其影响因素。     

多次冲击载荷作用下典型铝合金材料动态响应规律

为了研究典型铝合金材料在多次冲击载荷下的响应规律,基于落锤冲击试验机进行了7075-T7351铝合金试样多次冲击试验,采用控制变量法研究冲击能量、冲击次数以及缺口对材料冲击性能的影响.通过分析多次冲击过程中载荷、吸收功、塑性变形以及冲断次数的变化规律,研究了材料在多次冲击载荷下的冲击响应.结果表明:7075-T7351...     

变速移动载荷作用下梁的动态响应数值模拟

分析具有大速度、加速度或大质量的移动载荷作用下支撑梁的动力响应问题,采用有限元法和振型叠加法相结合的建模方法,推导出关于模态坐标的时变系数常微分方程组,并通过Newmark-β算法求解数值解.与文献算例和ABAQUS模型的结果对比验证了该文方法与现有方法的一致性.通过分析匀速、匀加速、匀减速3种典型运动状态移动载荷作用下的支撑梁响应情况可知,在移动载荷具有大速度、大加速度或大质量时,研究梁的动力响应问题均需考虑移动载荷惯性影响.     

基于有限条模型圆柱壳动态响应及灵敏度分析

选取圆柱壳结构作为研究对象,针对圆柱壳结构特征,提出采用有限条法建立圆柱壳结构的动力学模型,基于该模型,采用模态叠加法计算其动态响应,运用双模态叠加法计算响应灵敏度,并对计算结果进行了相应的分析.     

球壳内的布朗运动的生命时

设将Ｄ内的布朗运动，其中（Ｘ：／Ｘ／＝ａ）为反射壁，（Ｘ：／Ｘ／＝ｂ）为吸收壁，用Ｔｂ＾ａ表示Ｘ的生命时，本文求出了Ｔｂ＾ａ的分布函数。     

梁坠撞的动响应研究

针对理论力学对碰撞的详细过程无法描述的问题,采用多自由度系统模型和碰撞弹簧概念,建立了自由梁坠撞的动力学方程,并用模态分析方法求出响应。     

具振荡边界的圆柱壳的动力稳定性

当一个壳体结构被安装到具有振动的结构物或基础时,由于必须满足位栘连续条件,因此壳体的边界运动引起了壳体本身的变形,当由此而产生的应力足够大时,壳体就会失去稳定。文献[1]证实了纵向相对于横向的边界振动对壳体的影响要明显得多。在本文里研究了具有纵向振动的边界条件下圆柱壳体的稳定性问题,本研究应用了Donnell方程及Galerkin方法。研究结果表明壳体的稳定与否取决于边界振荡的振幅与频率,以及与壳体的几何尺度和位移型式有关。本文最后提供了一个具体数值实例。     

关于扁球壳结构分析与厚度优化的一种新方法

本文对扁球壳在给定载荷下的厚度进行了优化设计。在结构分析中引入了与厚度,挠度,薄膜力有关的等效载荷q,将变厚度扁球壳的平衡方程比拟为在载荷q作用下的单位刚度的常厚板的微分方程,从而可直接利用板的初等函数基本解,使计算简化。由于结构分析的方法具有降维和运算速度快等优点,给优化设计带来了方便。本文利用了工程中常用而行之有效的改进复合形法作优化设计。对壳体的厚度进行的优化表明,优化的选代次数减少,速度加快,且能在微机上实现,可以在工程中实际应用。     

系统动态响应的算法研究

本文开发了多自由度线性离散系统受外激励响应的直接积分方法。对常见的外激励,给出了其系统响应的解析式。针对矩阵指数函数物理含义不明显,用跳乘和迭代方法解决了响应过程数值计算的速度问题。计算机运算表明,本法的运算速度较之于龙格-库塔法快三倍以上。     

压力传感器前短连接管的动态特性

本文针对短连接管的特点,就其动态特性建立了新的数学模型.该模型改进了由前人提出的第二种模型,更正了不适用于短管内流动的 Dancy 摩阻公式,采用了非定常流动时的摩阻公式.这对于短连接管来说,较符合实际.理论和实验证明,在计算短连接管的特性时,本文提出的模型比目前使用的第二种模型所计算的特性要准确.     

考虑横向剪切的对称层合圆柱正交异性中心开孔扁球壳的非线性屈曲

应用修正迭代法，求解了考虑横向剪切的对称层合圆柱正交异性中心开孔扁球壳在均布压力作用下的非线性轴对称屈曲问题，获得了临界荷载的解析公式。最后，以实例讨论了横向剪切变形和开孔大小对临界荷载的影响。     

起重机械紧停工况制动冲击及动力学响应分析

起重设备运行过程中的紧急制动,常常伴随巨大的冲击载荷,引起结构剧烈摇晃,在极端情况下甚至造成设备损坏。以某岸边集装箱起重机为例,建立其制动过程的运动学方程,以及结构在制动冲击下的瞬态动力学方程,讨论了不同制动策略对整机制动距离以及结构响应的影响,并实地测试其在不同制动策略下结构的动力学响应。研究表明,不同制动策略对制动距离和结构动力学响应有很大影响,可以通过调整制动策略,减小结构的水平振动位移响应。     

织机凸轮式打纬机构动态响应研究

本文在考虑凸轮轴挠度和系统阻尼因素后,比较系统地分析推导了凸轮式打纬系统对外界激励的动态响应方程,介绍了一种对工程应用中二阶变系数线性非齐次方程具有普遍适用意义的数值求解简化方法,并针对某些外界激励输入,计算得出了系统相应的动态响应及剩余振动。     

变厚度扁球壳大挠度问题解的边界元方法

本文利用边界元方法分析了变厚度扁球壳的大挠度问题.引入了与变厚度等因素有关的等效载荷q,绕过变厚度扁球壳的基本解的寻求,直接利用板的初等函数基本解,使问题的计算简化,井采用了连续性强、精度高的样条函数插值.计算结果表明,取较少的节点就能获得较高精度的解答.