欧拉公式对针叶树木材压杆的适用范围

<正> 求细长压杆的临界应力用欧拉公式式中(?)为细长压杆的临界应力;E 为压杆材料的弯曲弹性模量;λ为压杆的柔度.式(1)由压杆的挠曲线近似微分方程推导得出.该方程只有在材料服从虎克定律的条件下才能成立.由     

圆截面压杆稳定设计的先试后算法

针对传统试算法稳定系数妒取值的不定性,研究提出了一种新的试算方法。此法思路是根据压杆类型范围内的特定规律,选择不同公式进行相应的计算,定出精确的真值,即大柔度杆取λ1和λ1的几何中值λ精=√λ1λ’1;中、小柔度杆取等比中值λ精=nλ1＋mλ2/m＋n进行计算,提高了设计效率。     

Hopkinson压杆技术的推广应用

简要介绍了Hopkinson杆的几种工程应用,包括:(1)用同步组装系统进行高温、高应变率耦合作用下材料动态力学性能的测试;(2)在Hopkinson压杆技术中实现单脉冲加载及其在动态损伤力学中的应用;(3)用Hopkinson压杆加载三点弯曲试样测定材料的动态起裂韧性;(4)用Hopkinson压杆技术对加速度传感器在3 000~200 000g范围内进行g值校准。还介绍了这些应用的基本原理、测试方法及所取得的成果。     

PVDF压电薄膜用于Hopkinson压杆测量泡沫金属的动态性能

首先对PVDF(polyvinylidene fluoride)压电薄膜在不同温度不同压力作用下的响应进行了系统的试验研究。然后在Hopkinson压杆系统的透射杆之间夹上PVDF压电薄膜,对其动态响应进行了检验。最后应用这个镶嵌PVDF压电薄膜的Hopkinson压杆系统,测试了泡沫铜材料在不同应变率下的应力应变关系。结果表明:(1)PVDF压电薄膜的压电常数D33是随温度和压力而变,实际应用时应对其进行标定;(2)PVDF压电薄膜可有效的用于Hopkinson压杆系统来测试低强度泡沫材料或低阻抗材料的动态响应;(3)当应变率小于0.1/s时,泡沫铜的塑性流动应力对应变率不敏感,在约400/s到5000/s应变率范围,应变小于40%下泡沫铜对应变率也不敏感。但当应变大于约20%,应变率高于400/s时,与低应变率下的值比较,塑性流动应力的应变率敏感性增加。     

关于计算压杆临界力的能量法

按能量方法计算压杆临界力的近似值时,一般材料力学教材中导出的公式是:临界力...     

冷质部件支撑结构中压杆的热过屈曲分析

以圆杆式冷质量支撑结构中的压杆为研究对象,考虑了材料线膨胀系数α随温度非线性变化的特性及材料本构关系的非线性,基于轴线可伸长原理建立了压杆的热过屈曲数学模型;利用打靶法分别分析了材料本构关系取线性模型和非线性模型时的压杆热屈曲过程,并对二者进行了对比。研究结果表明:无论材料本构关系采用线性模型还是非线性模型,当α取常数时临界屈曲温度与柔度无关;而当α随温度非线性变化时,柔度则对临界屈曲温度产生影响;在同一柔度下,考察α对屈曲特性参数的影响规律时材料本构关系的非线性特性不可忽略;在非线性本构关系下线膨胀系数随温度非线性变化时可得到最大轴向载荷、最小横向支座反力、最小轴线总伸长量;较小的横向支座反力可以有效减小支撑结构中心收缩位移,较小的轴线总伸长量可以有效减小压杆周向固定端连接处应力。     

岩石SHPB实验加载过程中应力平衡问题分析

运用一维应力波理论,分析了弹性应力波在分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验中的传播过程,推 导出试件和压杆中应力分布相关计算公式。探讨了有关因素对试件应力平衡时间的影响规律,发现试件应力 平衡时间受试件/压杆广义波阻抗比和入射加载升时的影响显著,而不受试件/压杆截面积比和入射加载应力 幅值的影响。结合岩石SHPB实验,计算分析了不同入射加载应力幅值在不同入射加载升时情况下,试件达 到应力平衡时的应变变化特征,并提出了降低试件在应力平衡时的应变控制方法,使试件在未达到断裂应变 之前达到应力平衡,以保证实验的有效性。得出的结论对岩石类脆性材料SHPB实验方案设计具有一定的 参考意义。     

均匀压缩变形对等截面压杆临界力的影响

在导出等截面理想压杆的临界力时,对压杆开始失稳发生微弯以前的均匀压缩变形,一般都略去不计,亦即认为压杆的长度不变。今以两端铰支等截面压杆为例,说明压杆的均匀压缩变形对临界力的影响是可以略去不计的。以压杆轴线为x轴。选用坐标系如图1所示。弯矩的正、负号规定与材料力学相同。压杆开始失稳时,在x-y平面内发生微弯,l_x=l_(min)。     

对"压杆截面设计的图解法"的意见

在"压杆截面设计的图解法"文(《力学与实践》1985年第7卷第6期)中,作者为了避开几次反复计算,用"图解法"代替传统的"试算法",从而一次求得压杆截面的尺寸.但是,文中忽视了材料力学的一个基本概念:稳定安全系数(K_y,)与柔度(λ)有关,柔度越大,所取的稳定安全系数越小.而作者把稳定安全系数预先取为常数,这是不妥的.如果稳定安全系数与柔度无关,早期的学者也就不会采用试算的办法确定压杆截面的尺寸.     

圆截面杆在曲线井中的屈曲问题

本文研究了线弹性的圆截面压杆在刚性井壁的曲线井中的屈曲问题。压杆两端为铰支，杆和井壁之间的摩擦力忽略不计，失稳前假设压杆位于曲线井的较低侧。分析了压杆屈曲时的几何变形条件，导出了压杆的曲率，变形能和各项外力势的表达式，用最小势能原理导出压杆失稳的微分方程和边界条件。引入梁单元，用有限单元法求得了压杆失稳时的临界压力和杆轴线状态。结果显示，临界压力随着压杆自重和曲线井半径的增加而增加。自重为零时，杆轴线为半个正弦曲线；自重不为零时，杆轴线为振荡的曲线，且振荡主要集中在压杆顶部。     

细长压杆二阶屈曲临界态的数值模拟

竹子轻盈坚韧的特性源自于竹子特殊的天然构造。根据对竹子构造观察所获得的启示,认识到细长压杆二阶屈曲的物理存在性,并通过数值模拟技术加以验证。针对细长压杆潜在的屈曲多向性,设计了一种含有双向引导槽的细长压杆,当杆件受到轴向压力时可以沿着二阶屈曲方向自动产生微曲,继而对细长压杆的二阶屈曲临界态进行探讨和数值模拟,从而进一步从物理角度揭示了细长压杆二阶屈曲临界态的潜在性。计算机数值模拟结果表明:两端铰支二阶屈曲态细长压杆的临界力为一阶屈曲态临界力的3.24倍;经过特殊设计的智能压杆可以自动向着压杆二阶曲线形态屈曲,从而大幅提了高细长压杆的临界压力。关注和挖掘细长压杆高阶屈曲的潜能对某些需使用昂贵材料制作压杆的特殊领域而言,可以大大降低工程成本,并具有着很好的启示意义。     

用弯剪矩阵法确定压杆临界力的教学研究

用弯剪矩阵法确定压杆临界力的教学研究李有兴，肖芳淳（西南石油学院，南充６３７００１）确定压杆临界力的方法很多，有静力法、能量法等，但就其推导过程而言，至今无一个统一算式。在目前的教材中，大多从压杆的挠曲线近似微分方程出发，先求出两端铰支压杆的临界力，...     

用弯剪矩阵法确定压杆临界力的教学研究

用弯剪矩阵法确定压杆临界力的教学研究李有兴，肖芳淳（西南石油学院，南充６３７００１）确定压杆临界力的方法很多，有静力法、能量法等，但就其推导过程而言，至今无一个统一算式。在目前的教材中，大多从压杆的挠曲线近似微分方程出发，先求出两端铰支压杆的临界力，...     

一种用于材料高应变率剪切性能测试的新型加载技术

高应变率下的冲击剪切实验技术是材料动态力学行为及其微观机理研究的重要基础.采用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar)装置一般可以获得材料在104s-1以内应变率的动态力学性能.在超过104s-1的应变率下对材料进行冲击剪切测试时,通常需要采用高速压剪飞片技术或由气炮发射子弹对试样进行直接加载.本文提出一种可用于传统霍普金森压杆技术的新型双剪切试样,可以在103~105s-1剪应变率范围实现对材料剪切性能的精确测量;同时,可以对材料的变形及失效过程进行直接观测.试样与压杆之间避免了复杂的界面或连接装置,通过转接头可以保证试样与压杆直接接触,提高测试精度,同时可以防止因试样的横向位移而导致的非均匀变形.获得了紫铜在1400~75000s-1应变率下的剪应力-剪应变曲线,并采用计算软件"ABAQUS/Explicit"对双剪切试样的动态加载过程进行了数值模拟和结果验证.分析表明,剪切区的主要区域内剪切成分占主导地位,其应力应变场沿厚度及宽度方向基本呈均匀分布.实验得到的剪应力-剪应变曲线与模拟结果吻合较好,说明所提出的基于分离式霍普金森压杆系统的双剪切试样可以为材料的高应变率力学性能测试提供一种方便有效的加载技术.      

两点应变测量法在SHPB测量技术上的运用

介绍了两点应变测量法在分离式Hopkinson压杆 (SHPB)测量技术上的运用。该方法通过测量一根压杆两个不同地方的应变 ,利用一个简单的反复过程将压杆中相对传播并叠加在一起的右行波与左行波分离 ,从而利用输入杆对试件的多次加载来研究软材料的动态力学性能。利用该方法计算所得的最大应变比利用传统SHPB测量技术得到的最大应变增大了 2～ 3倍。     

压杆稳定教学内容的更新

压杆稳定教学内容的更新李志君（西南交通大学，成都６１００３１）在工程结构设计的多种规范中，压杆稳定的计算方法已采用极值点失稳理论．但众多的材料力学教材未及时更新这方面的内容￣［１］，少数教材只介绍了新钢结构设计规范（ＧＢＪ１７－８８）的稳定校核的公式...     

压杆稳定教学内容的更新

压杆稳定教学内容的更新李志君（西南交通大学，成都６１００３１）在工程结构设计的多种规范中，压杆稳定的计算方法已采用极值点失稳理论．但众多的材料力学教材未及时更新这方面的内容￣［１］，少数教材只介绍了新钢结构设计规范（ＧＢＪ１７－８８）的稳定校核的公式...     

混凝土层裂强度测量的新方法

提出了利用Hopkionson压杆测量混凝土层裂强度的新实验方法:用高聚物材料取代传统的金属材料透射杆,混凝土试件为细长杆,由于高聚物波阻抗比混凝土小,试件中压缩波在试件/吸收杆界面反射后形成拉伸波使试件产生层裂破坏,通过吸收杆上透射波形可以确定混凝土层裂强度。由于波在粘弹性材料中的弥散效应,吸收杆中透射波形会发生变化,但三维有限元分析表明,在利用吸收杆上透射波确定混凝土层裂强度时弥散产生的影响可以忽略。按照一维特征线理论,可以由吸收杆上的应变波形确定出混凝土材料的层裂强度。     

TC材料的低压Hugoniot参数实验测量研究

采用高阻值锰铜压阻传感器,并通过一级轻气炮实验对TC材料的低压Hugoniot参数C0,λ进行了测量,实验得到的压力曲线与理论分析基本一致,并对压力曲线与密实材料的理论波形进行了比较和分析。通过对实验结果进行最小二乘法拟合,得到了该材料低压冲击时的Hugoniot压缩线以及低压Hugoniot参数C0,λ。拟合结果表明:该多孔材料的低压D-u线具有较大的分散性。     

THE DETERMINATION OF BUCKLING POINT AND CRITICAL LOAD OF COMPRESSIVE MEMBER

为了分析压杆失稳的临界力与失稳后杆件屈服形态的关系,在理论推导和试验研究的基础上,提出了通过捕捉细长压杆失稳时的失稳点来确定压杆临界力的分析方法,通过测量细长压杆失稳时微弯状态下杆端的纵向位移,求得临界压力的大小. 文中将该方法的实验结果与直接用欧拉公式计算的临界压力进行了比较,结果表明,考虑细长压杆微弯状态时杆端的纵向位移所得到的失稳的临界压力值大于利用欧拉公式计算的临界压力值.