略论现行材料力学教材中的冲击问题

受冲击构件在工程上是普遍常见的,但冲击现象很复杂,构件中冲击应力的计算一般来说是比较困难的.目前,在一些广泛流行的材料力学教材中对这一问题的处理大多采用近似的所谓能量法,按着这一处理方法,受冲构件被视为弹簧,它可以代表一个梁、杆     

火灾下双钢板-混凝土组合墙抗冲击机理分析与挠度预测

双钢板-混凝土组合墙（steel-concrete composite wall, SC wall）常用于核电站、超高层等重要结构的承重构件,其在偶然荷载作用下的力学性能也是其推广应用的关键指标。为此,针对火灾下SC墙的抗冲击性能进行研究并给出相关设计建议。首先建立了SC墙在火灾与冲击耦合作用下的有限元模型,在验证模型可靠性基础上,开展了火灾下SC墙抗冲击机理的分析;然后研究了轴力、受火时间、材料强度、冲击能量与抗剪连接件形式等参数对SC墙在火灾下抗冲击性能的影响规律;最后给出了该类构件在耦合工况下跨中峰值挠度的预测公式。结果表明：随着受火时间的增加,SC墙受冲击变形模式由局部冲切逐渐转变为整体弯曲破坏;火灾下,混凝土为SC墙受冲击的主要耗能部件;混凝土强度、轴力与抗剪连接件形式对SC墙在高温下的抗冲击性能影响显著,钢板强度的影响则较小;建议的公式可较合理地预测火灾下SC墙受冲击后的跨中峰值挠度。     

钢骨混凝土构件抗冲击性能试验研究

利用超重型落锤试验机对钢骨混凝土构件进行了侧向冲击试验,研究了落锤冲击钢骨混凝土构件的冲击全过程和最终的破坏形态;分析了钢骨混凝土构件冲击力、位移和轴力时程曲线的特性;对比了不同冲击速度、冲击能量、轴压和边界条件等因素对钢骨混凝土构件的动力响应的影响。结果表明:钢骨混凝土构件在落锤冲击作用下外侧混凝土破坏严重,且冲击能量越大,外侧混凝土越易出现剪切破坏,但内部钢筋和钢骨只发生了一定的弯曲变形,表明钢骨混凝土构件抗冲击性能整体良好。本次试验参数范围内,钢骨混凝土构件的冲击力和跨中位移随冲击速度增加而增大;轴压力增大使钢骨混凝土构件的冲力峰值增大,冲击持时和跨中位移减小;相对于固简支和两端简支的边界条件,两端固支的边界对于钢骨混凝土构件的抗冲击性能提升最好。     

关于材料力学中一处结论的修正

关于材料力学中一处结论的修正刁海林（广西农业大学林学院，南宁５３０００１）文［１］在“动载荷”一章中给出了自由落体冲击下，考虑受冲击杆件质量时的动荷系数笔者认为这一结果是错误的。如图１所示，不能忽略质量的悬臂梁在自由端Ｂ受重物ｍｇ冲击的问题为例分析之...     

关于材料力学中一处结论的修正

关于材料力学中一处结论的修正刁海林（广西农业大学林学院，南宁５３０００１）文［１］在“动载荷”一章中给出了自由落体冲击下，考虑受冲击杆件质量时的动荷系数笔者认为这一结果是错误的。如图１所示，不能忽略质量的悬臂梁在自由端Ｂ受重物ｍｇ冲击的问题为例分析之...     

FRP-混凝土-钢双壁空心管柱抗冲击性能研究与机理分析

FRP-混凝土-钢双壁空心管柱（FRP-concrete-steel double skin tubular columns）目前已在桥梁墩柱中得到应用,抗冲击性能是其推广应用的重要指标。为此,基于前期试验,采用ABAQUS软件建立了考虑轴力与侧向冲击耦合影响的有限元模型。首先,分析了轴力-冲击联合作用下该类构件的抗冲击机理;其次,重点研究了FRP厚度和缠绕角度、轴压比、冲击速度、空心率、内钢管径厚比与材料强度对抗冲击性能的影响;最后,给出了轴力-冲击耦合作用下构件动力放大系数的计算公式。结果表明,混凝土的塑性变形是构件抗冲击的主要耗能机制;轴力对构件抗冲击性能有明显影响,当轴压比大于0.7时,轴力对抗冲击性能有削弱作用;内钢管径厚比对构件抗冲击性能影响较小;建议的计算公式可较好地预测该类构件的抗冲击承载力。     

地冲击下新型脆断构件防护性能实验研究

为对地冲击作用下地下结构进行有效防护,提出一种泡沫混凝土材质的新型防护构件。与使用实心泡沫混凝土层的防护机理不同,本文中提出的构件在地冲击作用下,首先发生脆断破坏,然后破碎块体间搭接折断、挤压密实。通过构造设计,截断地冲击荷载,减弱荷载传递,改变被保护结构上的荷载形式。通过场地爆炸实验对比了不同防护措施下（无防护、实心泡沫混凝土层防护及新型构件防护）被保护结构的动力响应。实验结果表明:新型构件防护通过脆断、破碎块体的搭接、挤压密实表现出较实心泡沫混凝土层防护更好的防护效果;新型构件防护由于脆断特性,在较小荷载下即可显著削弱荷载传递,避免了实心泡沫混凝土层防护中负效果的出现;地冲击荷载较强时,构件防护层趋于压实,其防护效果逐渐接近实心泡沫混凝土层。     

矿用防冲吸能支护构件的数值分析与实验研究

煤矿冲击地压会造成围岩剧烈震动、变形或突发破坏,从而对支护体产生破坏性冲击作用。基于快速吸能让位防冲击支护理念,研制了一种具有特殊形状的防冲击吸能支护构件,可应用于巷道防冲吸能液压支架中。其机理在于利用构件的快速变形让位与吸能过程,缓解支架受到的超额冲击,保护支架不受损坏,从而防止支护体系以及巷道围岩的失稳破坏。文中提出了吸能构件的承载力与吸能量简化公式,采用Abaqus软件计算分析了构件参数设置的可靠性,得到了理想的力-位移曲线、吸能量曲线和屈曲变形模态,并通过实验室准静态压溃试验进行了一定的验证,试验得到吸能构件承载力达2660kN,吸能量达375.56kJ,与预期值非常接近。此构件的设计与研制,为支架的现场应用以及进一步的优化设计提供了一定的参考依据。     

论半无限长杆对有限长梁的横向弹性冲击问题

研究了半无限长弹性杆对有限长弹性梁的横向冲击问题，采用小高——中原对受冲击接触面的准静态处理方法，给出了描述这一问题的基本方程，并用Ｌａｐｌａｃｅ变换方法对它进行了求解，文中通过数值的Ｄｕｒｂｉｎ反演结果展示了杆梁间冲击问题的一些特点     

受压构件支承在受弯构件上钢结构的固有振动

采用Laplace 变换及奇异函数研究了受压构件支承在受弯构件上钢结构的固有振动问题. 推导出受压构件支承在受弯构件上钢结构的受压构件及受弯构件的振型函数,利用支承处连续条件得到了受压构件支承在受弯构件上钢结构的固有振动频率特征方程. 通过算例分析,得到了随着轴向压力的增大,受压构件支承在受弯构件上钢结构的固有振动频率也增大的结论.     

轴向冲击下C型冷弯卷边槽钢构件的动力响应

针对轴向冲击载荷下C型冷弯薄壁钢构件的动力响应,采用商业有限元软件Abaqus建立了能够反映冲击过程的有限元模型。通过对比有限元模拟和落锤实验中利用数字散斑技术采集的数据以及试样残余变形,验证了数值模型的可靠性。采用该模型分析了在不同冲击速度下翼缘、腹板和卷边质点的轴向位移-时间曲线以及腹板横向挠度的变化,结果表明:在较低冲击能量的作用下,翼缘对卷边的约束作用明显;而在较高冲击能量的加载过程中,冲击端卷边的轴向位移和速度明显大于翼缘和腹板,卷边破坏严重;随着冲击速度的提升,C型冷弯薄壁钢构件的动态屈曲临界载荷相应提升。     

冲击荷载下内衬八边形钢管空心钢筋混凝土柱的动力响应

以一种内衬八边形钢管空心钢筋混凝土柱为研究对象,在自主研发的无导轨式大型落锤试验机上,完成了3种不同边界条件、2种不同冲击高度以及2种不同轴压比的侧向冲击实验。研究了不同冲击高度、边界条件和轴压比下试件的破坏形态、冲击力时程曲线和跨中位移时程曲线,并选取一根普通空心钢筋混凝土试件与同条件的内衬钢管空心钢筋混凝土试件进行了对比。结果表明:用内衬钢管替代内置钢筋笼使得构件的抗冲击性能明显优于相应的普通空心钢筋混凝土构件,且在轴压比不超过0.3的范围内,轴压比的改变对冲击结束后本内衬八边形钢管空心钢筋混凝土试件的残余挠度影响不大。     

高速动态图像的采集技术

本文介绍一种新的高速动态图像的采集技术,它采用红宝石双脉冲激光器作光源,利用普通的图像处理设备,对受冲击载荷作用下的模型,在应力波传播过程中,可采集到光脉冲宽度在30～50毫微秒内的动态图像.本文详细介绍了该采集系统的采图原理以及对模型加载、双脉冲激光器的触发、延时和采图之间的时序和同步关系,并给出了模型受冲击载荷后,延时为30,40,50,60,70,80,90,100μs 时的光弹性等差线条纹图的快速采集实例.     

侧向爆炸荷载下直墙拱形岩洞强度的近似分析

本文根据文献的分析,将岩洞围岩简化为厚壁受弯构件,通过动力分析,给出自由场压力与岩洞强度直接联系的近似计算公式。文中算例表明,用这一计算方法近似判断岩洞强度在工程范围内是适用与方便的。文末给出一个典型工程算例。     

结构分析的非经典弯曲理论及其应用

经典理论与非经典理论结构分析是力学学科中与当代科学技术各领域密切相关的一个应用学科分支,凡作用有载荷的各种机械与设施之设计计算与研究总离不开结构分析这一环节.而近百年来得到发展与广泛应用的受弯构件(梁、拱、框、箱、板、壳等)分析方法主要属于结构分析的经典弯曲理论范畴.经典弯曲理论采用所谓Kirchhoff"直法线"假定.由于这一假定使复杂的连续介质力学理论应用于大部分结构构件的计算成为可行.这一假定的提出与相应的经典理论的建立与发展对于近世纪 ...     

静力预加载结构冲击屈曲的突变模型

基于突变理论给出静力预加载弹性结构冲击屈曲的准则,并将其用于处理Budian-sky-Hutchinson简单力学模型的冲击屈曲分析和受扭圆柱壳的冲击扭转屈曲分析,给出了临界载荷的求解公式。     

轴向冲击载荷作用下直杆弹性动态屈曲的研究

本文利用分叉的概念,从应力波理论出发,把轴向冲击载荷作用下直杆的弹性动态屈曲问题化为特征值问题,从而导出直杆动态屈曲的临界分叉准则。同时,本文对一端固支直杆受轴向冲击时的弹性屈曲问题进行了实验研究,测到的临界屈曲时间和理论预计值基本符合,证实了理论模型的合理性.理论和实验两方面的结果都表明,直杆受轴向冲击载荷作用时的屈曲现象发生在波动过程的前期,因此在处理这类问题时考虑波动效应是必要的。     

离散承载体系的材料力学方法

离散承载体系的材料力学方法汪进（安徽工学院机械系，合肥２３００６９）材料力学研究的是构件受载后的应力和变形，这里的构件是指连续、均质、弹性的“杆件”，其截面通常为单连通的几何图形，如圆、圆环、矩形、工字型等（图１）。在工程上，有些受载对象不是连续构件...     

离散承载体系的材料力学方法

离散承载体系的材料力学方法汪进（安徽工学院机械系，合肥２３００６９）材料力学研究的是构件受载后的应力和变形，这里的构件是指连续、均质、弹性的“杆件”，其截面通常为单连通的几何图形，如圆、圆环、矩形、工字型等（图１）。在工程上，有些受载对象不是连续构件...     

破甲过程初步分析及一些基础知识

前言爆炸力学这门学科有一个中心课题,那就是研究材料或物体在高速冲击下的变形和运动。这个课题主要包括两方面内容:一是材料在高速冲击下的性能,例如高速、高压、高温下的材料的物态方程,破坏强度或塑性屈服强度以及应力同应变、应变率之间的关系;另一是材料或物体受爆炸作用或高速冲击后的变形和运动。前者属于材料基本性质的研究,后者则直接和实际问题相联系。当然,对两者的研究是不可分割的,是相辅相成的。