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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 437 毫秒
1.
对分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB) 实验中试件的黏弹性波传播的控制方程组进行Laplace 变换,并结合恰当的初始-边界条件求解,得到变换域的应力、速度、应变等变量的像函数的精确表达式. 采用该方法处理SHPB 实验中涉及黏弹性试件内部应力非均匀性问题,并给出数值反变换解. 作为特例,对于弹性试件分别采用级数展开法和留数定理进行反Laplace 变换,从而给出弹性夹层介质中应力波传播问题的解析解.   相似文献   

2.
建立描述SHPB实验中线性粘弹性试件内部应力波传播的控制方程组,根据试件两端与入射杆及透射杆接触的应力波特征关系给出耦合边界条件.对方程组和定解条件进行Laplace变换,求得试件内部应力在变换域像函数的表达式.采用数值反变换技术进行反Laplace变换,获得试件两端的应力时程曲线.对现有的固定Tal-bot反变换算法进行改进:将入射波像函数分解为基本部分和延迟部分,利用固定Talbot算法对基本部分入射波作用下的波动问题求解,其他部分的解通过延迟定理得到,最终解为两部分的叠加.采用这种改进算法得到的不同入射波下粘弹性试件的内部应力解与传统的基于特征线数值模拟方法的结果吻合.在此基础上探讨了粘弹性试件的几何参数和材料本构参数对透射波波形的影响.  相似文献   

3.
基于线黏弹性球面波Laplace域的理论解, 得到了不同传播距离处粒子速度、粒子位移、应力、应变等力学量的传递函数。以标准线性固体模型为例, 重点讨论了粒子速度频率响应函数的传播特征, 指出随着传播距离的增加, 粒子速度幅频响应函数的高频响应会低于低频响应, 而在理想弹性条件下, 粒子速度幅频响应函数的高频响应一直高于低频响应。以弹性半径为0.025 m的空腔爆炸为例, 采用Laplace数值逆变换方法对粒子速度波形的演化进行了分析, 给出了粒子速度强间断幅值及粒子速度峰值随传播距离变化的衰减规律曲线, 指出黏弹性介质中粒子速度幅值的衰减曲线介于理想弹性介质中粒子速度幅值衰减曲线和黏弹性介质中粒子速度强间断幅值衰减曲线之间。  相似文献   

4.
杨洪升  李玉龙  周风华 《力学学报》2019,51(6):1820-1829
在应力波传播过程中,几何弥散效应往往难以避免.对应力波在弹性杆中传播的几何弥散效应进行解析分析,对于基础波动问题研究以及材料动态力学行为表征等课题,显得至关重要.本文简单说明了弹性杆中考虑横向惯性修正的一维 Rayleigh-Love应力波理论,概述了其波动控制方程的变分法推导过程;针对 Hopkinson杆实验中常用的梯形应力加载脉冲,建立了相应的偏微分方程初边值问题的求解模型,并运用 Laplace变换方法研究了脉冲在杆中传播的几何弥散现象;根据留数定理进行 Laplace反变换,给出了杆中不同位置和时刻的应力波的级数形式解析解,分析了计算项数对结果收敛性的影响;将解析计算结果与采用三维有限元数值模拟的计算结果进行对比,两者吻合程度良好,从而证明 Rayleigh-Love横向惯性修正理论可以有效地表征典型 Hopkinson杆实验中的几何弥散效应.在此基础上围绕梯形加载脉冲的弥散效应进行参数研究,定量描述了传播距离、泊松比、脉冲斜率等参数的影响.本文给出的 Rayleigh-Love杆在梯形加载条件下的解析解,揭示了几何弥散效应的本质规律,可以用于实际实验的弥散修正过程.   相似文献   

5.
The transient analysis of viscoelastic helical rods subject to time-dependent loads are examined in the Laplace domain. The governing equations for naturally twisted and curved spatial rods obtained using the Timoshenko beam theory are rewritten for cylindrical helical rods. The curvature of the rod axis, effect of rotary inertia and, shear and axial deformations are considered in the formulation. The material of the rod is assumed to be homogeneous, isotropic and linear viscoelastic. The viscoelastic constitutive equations are written in the Boltzmann–Volterra form. Ordinary differential equations in canonical form obtained in the Laplace domain are solved numerically using the complementary functions method to calculate the dynamic stiffness matrix of the problem. The solutions obtained are transformed to the real space using an appropriate numerical inverse Laplace transform method. Numerical results for quasi-static and dynamic response of viscoelastic models are presented in the form of graphics.  相似文献   

6.
This study is intended to analyze dynamic behavior of beams on Pasternak-type viscoelastic foundation subjected to time-dependent loads. The Timoshenko beam theory is adopted in the derivation of the governing equation. Ordinary differential equations in scalar form obtained in the Laplace domain are solved numerically using the complementary functions method to calculate exactly the dynamic stiffness matrix of the problem. The solutions obtained are transformed to the real space using the Durbin's numerical inverse Laplace transform method. The dynamic response of beams on viscoelastic foundation is analyzed through various examples.  相似文献   

7.
本文发展了粘弹比拟理论,并将之用于求解半无限空间三层复合材料在垂直层合方向传播的瞬态波问题。对于层合板中应力波的传播问题,寻找到了一等效粘弹体,并用一种较好的Laplace变换的数值反演法求得了等效松弛函数和其它一些必要的辅助函数。用特征线法求得了等效粘弹体的应力和速度,进而得到了三层复合材料中心的应力、速度,进一步就得到了层中任意点的应力和速度。对于一个可由精确理论(射线理论)给出计算结果的问题,将粘弹比拟理论的结果和射线理论的结果进行了比较,结果表明,粘弹比拟理论对三层复合材料的瞬态波传播问题是相当成功的。  相似文献   

8.
Reflection characteristics of longitudinal strain waves in a semi-infinite elastic rod con-nected to a viscoelastic stratum are investigated analytically.The three-dimensional viscoelasticity the-ory is applied to the stratum,and the Laplace transform with respect to time and the numerical inverseLaplace transform by means of Laguerre function are used.The time histories for the longitudinalstrain of an arbitrary point of the rod are presented.Two typical viscoelastic models are considered,one is the usual Maxwell-Voigt model,the other is whose relaxation function is given by a power law.The numerical results for the two models are presented and compared each other and also with previ-ously published results for the elastic stratum.  相似文献   

9.
SHPB试验中试件的轴向应力均匀性   总被引:3,自引:0,他引:3  
针对SHPB试验中试件的轴向应力均匀性问题,采用一维弹性波理论,推导了具有任意形状前沿的入射波加载下,试件内应力的时空分布计算公式。以脉冲前沿的上升时间为参数,将矩形、梯形和坡形3种典型的输入脉冲统一表示为梯形波的形式,计算了不同入射波上升时间和不同试件-压杆波阻抗比情况下试件中的应力传播过程,得到了相应的应力均匀度时程曲线以及应力平衡时间。分析了入射波上升时间和试件-压杆波阻抗比对应力平衡时间的影响,得到了一些有意义的认识,为SHPB试验的设计与分析提供了一定的理论依据。  相似文献   

10.
饱和土与衬砌动力相互作用的圆柱形孔洞内源问题解答   总被引:2,自引:1,他引:1  
考虑饱和土与衬砌结构的动力相互作用,该文研究了内源荷载作用下圆柱形孔洞的动力响应问题.将饱和土体和衬砌结构分别视为流固耦合介质和弹性均匀介质,通过引入势函数将位移控制方程化为二维轴对称波动方程.采用拉普拉斯变换,得到饱和土体位移应力的表达式及衬砌的位移应力的表达式.利用土体与衬砌结构之间的连续性条件和衬砌结构内边界上的边界条件,确定表达式的未知系数.采用逆拉普拉斯变换的数值方法,给出了问题的数值解.分析了饱和土中圆形衬砌结构随土体和衬砌结构参数变化的动力响应规律.  相似文献   

11.
针对波传播分析理论的发展历程进行了简要的综述,详细介绍了几种处理粘弹性波传播问题的分析方法,重点讲解Laplace变换法以及Laplace变换在粘弹性波中的应用,对比分析几种方法在各自应用上的优劣,由于Laplace变换法能准确地描述应力波在任意时刻、任意点的波动情况,在处理大尺寸混凝土类构件中应力波传播问题时具有其独特的优势。  相似文献   

12.
This paper presents a numerical method, a transmission matrix method, for the wave propagation in viscoelastic stratified saturated porous media. The wave propagation in saturated media, based on Biot theory, is a coupled problem. In this stratified three-dimensional model we do the Laplace transform for the time variable and the Fourier transform for the horizontal space coordinate. The original problem is transformed into ordinary differential equations with six independent unknown variables, which are only the function of the coordinate of depth. Thus, we get a transmission matrix of the wave problem for each layer. In the process of solution we use numerical method to calculate the eigenvalues and the eigenvectors of the transmission matrices. In the first step of the solution process we can obtain the wave field in the transformed space. The fast Fourier transform (FFT) method is used to do the inverse Laplace and the inverse Fourier transforms to get the solution in the time space. The detailed formulae are derived and some numerical examples are given.  相似文献   

13.
A fundamental solution for an infinite elastic medium containing a penny-shaped crack subjected to dynamic torsional surface tractions is attempted. A double Laplace–Hankel integral transform with respect to time and space is applied both to motion equation and boundary conditions yielding dual integral equations. The solution of the derived dual integral equations is based on an analytic procedure using theorems of Bessel functions and ordinary differential equations. The dynamic displacements’ field is obtained by inversion of the corresponding Laplace–Hankel transformed variable. Results of a representative example for a crack subjected to pulse surface tractions are obtained and discussed.  相似文献   

14.
The problem of determining the nonstationary wave field of an elastic truncated cone with nonzero dead weight is formulated in terms of wave functions. The Laplace transform with respect to time and an integral transform with respect to time polar angle are used to reduce the problem to a one-dimensional vector problem in the transform domain. The transforms of the wave functions are expanded into series in inverse powers of the Laplace transform parameter, which makes it possible to study the wave process at the initial instants of interaction. A method is proposed to solve the problem for an elastic cone doubly truncated by spherical surfaces  相似文献   

15.
线性黏弹性球面波的特征线分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
基于ZWT黏弹性本构方程建立了体现高应变率效应的黏弹性球面波的控制方程组,包含5个偏微分方程,解5个未知量v、σr、σθ、εr和εθ。采用特征线法,问题转化为解3族特征线上的5个常微分方程,物理上图像清晰,数学上易于求解。特征线数值分析显示,黏弹性球面波的衰减和弥散效应超过线弹性球面波。球面扩散引起的环向拉应力是导致介质拉伸破坏的主因。进一步还针对强间断黏弹性球面波得出其衰减特性的解析表达式,表明这种更强的衰减特性是几何扩散效应和本构黏性效应两者共同作用的后果。  相似文献   

16.
考虑损伤时带微孔粘弹性体的应力分布   总被引:5,自引:0,他引:5  
本文根据粘弹性理论和带空沿材料的线性理论,利用Laplace变换及其逆变换,给出了粘弹性损伤材料的一种本构模型。应用这种本构关系。讨论了带损伤的圆环形板或圆筒体在内外压力作用下的平面问题,得到了圆孔边缘附近的应力场和损伤增量场的分布情况,同时根据Laplace变换的终值定理,得到圆环或圆筒的终态应力和损伤增量的分布,并分析了工程中的一个典型的例子。得到了最终损伤的一种近似分布。可为工程设计提供一定的参考。  相似文献   

17.
本文中提出单轴双向加载分离式霍普金森压杆(bidirectional-load split Hopkinson compression bar,BSHCB),即在传统的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)的基础上增加另一个对称的入射波,两边的入射波同时且对称地对试样进行动态加载。根据一维应力波传播理论,推导出单轴双向加载分离式霍普金森杆的数据处理公式。通过数值模拟分析发现,所推导的数据处理公式可以用于计算单轴双向加载实验中试样的工程应力、工程应变和工程应变率。此外,单轴双向对称加载不仅可缩短试样内部应力均匀化的过程,而且可以提高试样应变率。  相似文献   

18.
SHPB试验中粘弹性材料的应力均匀性分析   总被引:10,自引:0,他引:10  
采用特征线解法,对满足ZWT方程的粘弹性材料在高应变率SHPB试验中的应力均匀性进行了数值研究。着重分析了不同的材料本构粘性(松弛时间)、瞬态波阻抗比和入射波升时对于试样中应力均匀性、应变均匀性和平均应变率等的影响。为今后动态试验的试样设计提供了一定的理论依据。  相似文献   

19.
高聚物SHPB试验中试件早期应力不均匀性的影响   总被引:28,自引:4,他引:28  
本文详细分析了在高聚物 SHPB 试验中,试件内部早期应力不均匀性的产生过程以及它对获得应力应变曲线的影响,提出消除这种不均匀性的修正方法。对线性粘弹性材料所做的数值模拟为分析提供了依据;采用新方法处理实测数据给出了较满意的结果.  相似文献   

20.
A locally equilibrium model of mechanodiffusion which comprises a coupled system of motion equations for an elastic body and a mass transfer equation is used to solve the two-dimensional nonstationary problem of elastic diffusion for an isotropic one-component layer. The solution is constructed using Fourier series, Laplace time transforms, and Fourier transforms for the spatial coordinate. The Laplace transform originals are found analytically, and the Fourier transforms are inverted by quadrature formulas.  相似文献   

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