冲击载荷下弹-粘塑性加筋板双重非线性动力响应的有限元分析

本文研究了应变率效应对加筋板在瞬态冲击载荷作用下的影响,文中采用弹-粘塑性材料模型进行塑性动力分析,导出了加筋板结构弹-粘塑性大变形的单元刚度矩阵,并将平衡迭代用于求解弹-粘塑性大变形动力平衡方程中,导出了迭代公式.本文还将这些理论编成了通用计算机程序,计算了若干实例,得出了较好结果.     

加筋板结构的塑性动力响应分析

对爆炸载荷作用下，具有１根纵向加筋及若干横向加筋的复杂加筋板结构的塑性动力响应进行了分析．采用能量方法及刚塑性本构模型，导出加筋板的静力极限变形机构的形式及判别条件．假设动力响应的变形模式与静力极限状态时的变形模式一致，计及有限变形的影响，利用Ｊｏｎｅｓ－Ｓａｗｃｚｕｋ控制方程，导出指数形式的爆炸载荷作用下，加筋板塑性动力响应的持续时间及最大残余变形的表达式．理论分析与ＡＤＩＮＡ程序的数值计算结果能很好地吻合．     

面内循环压缩载荷下船体平板的剩余极限强度

通过对受压薄板进行弹性大挠度理论与刚塑性极限分析,提出了对面内压缩循环下基于塑性累积变形的船体平板剩余极限强度的简化分析方法,区分了面内压缩循环历程所包括的加载、塑性流动与卸载等三个典型阶段.经过与已有实验结果进行对比,表明简化方法的结果能更好地符合实验结果.最后,运用简化方法与非线性有限元分析了一块实船船体板面内循环压缩载荷下的剩余极限强度,所得结果一致.     

加筋板结构在冲击载荷作用下的塑性动力响应

采用能量原理和刚塑性材料本构模型，对冲击载荷作用下的矩形加筋板结构的塑性动力响应进行了分析．应用极限原理导出了静力极限变形模态及变形模态判别条件；认为动力响应的变形模态与静力极限变形模态相同，计及板的膜力和加强筋轴力的影响，导出了塑性动力响应的运动控制方程．最后应用本理论和ＡＤＩＮＡ程序对固支加筋板结构进行了求解．     

加筋弧结构在冲击载荷作用下的塑性动力响应

采用能量原理和刚塑性材料本构模型，对冲击载荷作用下的矩形加筋板结构的塑性动力响应进行了分析。应用极限原理导出了静力极限变形模态及变化模态判别条件；认为动力响应的变形模态与静力极限变形模态相同，计及板的膜力和加强筋轴力的影响，导出了塑性动力响应的运动控制方程，最后应用本理论和ＡＤＩＮＡ程序对固支加筋板结构进行了求解。     

钢管混凝土核心短柱轴压载荷-变形非线性分析

为了对钢管混凝土核心短柱载荷-变形关系进行非线性分析,假定三向应力下混凝土服从Ottosen破坏准则和本构关系,基于广义虎克定律和形变理论建立了多向应力状态下钢材的应力-应变关系,依据静力平衡和变形协调条件,推求了该柱载荷-变形分析力学模型;据此编写程序对其载荷-变形全过程进行非线性数值模拟,并从中得到该柱极限承载力,结果表明全过程模拟曲线与试验曲线基本一致,理论极限承载力比试验结果偏小5%;可见该力学模型既符合该柱受力变形的过程和机理,又是偏安全的,能较好地应用于钢管混凝土核心柱载荷-变形分析及承载力计算。     

自由梁两端受阶跃载荷时的塑性动力响应完全解

采用刚塑性模型分析自由梁在两端点受到集中阶跃载荷作用时的小变形动力响应,给出了不同载荷组合下梁的变形模式,构造了其动力响应完全解,并讨论了塑性耗散在输入结构的能量中所占的比例.与自由梁单点受强动荷载作用不同,梁的变形模式取决于两端点阶跃载荷的某组合函数的值.结果结果表明:只要存在塑性耗散,耗散的能量就占外载输入能量的1/3.     

新型钢框架-组合墙结构抗震设计方法

根据组合墙钢板的剪切破坏先于屈曲变形发生的原则,提出新型钢框架-组合墙结构的设计方法,经对结构的破坏机理进行理论分析,提出基于塑性理论的侧向极限承载力的计算方法;利用ANSYS建立非线性有限元分析模型,对结构模型的理论塑性破坏模式进行验证;将有限元分析结果与塑性理论值进行比较,结果表明,塑性分析方法可用于预测结构侧向极限承载力,安全储备约为9.4%。     

圆柱壳大开孔补强圈补强的极限分析

对圆筒形薄壁容器开孔率大于0.5时采用补强圈补强之后的结构进行了极限分析.用两倍弹性斜率法、双切线法分别确定了内压作用下该补强结构的极限载荷,同时,由爆破试验得出其爆破压力并与无补强圈补强的结构进行了比较.结果表明,所研究的薄壁容器(d/D≥0.5)的补强圈补强结构,无论是筒体还是接管,其横向对称面上的极限载荷均大于纵向对称面上的极限载荷.结果还表明,补强圈补强结构有效地提高了圆柱壳大开孔结构的极限载荷值及爆破压力,具有明显的补强效果.     

球头弹丸低速冲击下薄板大变形的理论计算

为研究球头弹丸低速冲击下薄板塑性大变形的现象,结合弹道冲击试验,对球头弹丸低速冲击下薄板的变形模式进行了分析.在此基础上,根据球头弹丸低速冲击下薄板的变形特点,基于刚塑性假定,采用动力学方法结合应力波传播理论提出了确定靶板隆起变形区大小的计算方法,通过将球头弹丸低速冲击薄板的过程分为隆起变形和碟形变形2个阶段,利用能量守恒原理建立了球头弹丸低速冲击下薄板塑性大变形的理论计算模型,并与本文及相关文献试验结果进行了比较.结果表明:理论计算得到的隆起变形区大小以及靶板最大变形挠度均与试验结果符合较好,工程上可利用所建立的理论计算模型对球头弹丸低速冲击下薄板的塑性大变形进行合理的预测.