柔性杆结构重复撞击瞬态动力学研究
发布时间：2020-11-03 05:19
柔性杆结构是工程中普遍使用的一类构件。柔性杆之间的重复撞击问题因为撞击瞬态响应的复杂性和撞击与分离过程切换造成的变拓扑结构组合关系,在理论和数值研究中一直存在较大困难。本文采用“全连续体模型”,基于弹性动力学理论中的瞬态波函数法,对四类柔性杆结构的重复撞击瞬态响应问题进行了理论和数值研究。本文的主要研究工作包括: (1)应用瞬态波函数的特征值展开法,推导了四类柔性杆结构重复撞击问题的撞击过程和分离过程的瞬态响应,给出了完整的重复撞击瞬态波函数解,能够充分考虑撞击瞬态波传播的影响,可以对重复撞击瞬态响应作较为精确的分析。 (2)基于柔性杆结构重复撞击过程的瞬态波函数理论解,采用撞击接触过程中的临时组合结构,以撞击接触面上的瞬态内力计算撞击力响应。并基于我们以前的研究结论,提出了柔性结构重复撞击力响应求解的瞬态波内力法,可以成为解决重复撞击力计算问题的合理方法。 (3)通过四种柔性杆重复撞击结构和梁与杆重复撞击结构的数值研究表明,瞬态波内力法求解的重复撞击力响应,对时间步长和截取模态均具有数值收敛性。 (4)应用瞬态波函数的特征值展开法和重复撞击力求解的瞬态波内力法,建立了柔性杆结构的重复撞击问题的研究方法,首次完成了自由飞行柔性杆对固支杆,强迫运动柔性杆对固支杆,考虑阻尼效应的强迫运动柔性杆对固支杆,以及强迫运动柔性杆对变截面固支杆的重复撞击问题的理论和数值求解。 (5)分别采用经典特征线法和瞬态波函数解析法,研究了自由飞行杆与固支杆的共轴撞击过程瞬态波传播及二次撞击现象,得到了二次撞击区的分布规律。 (6)对受动载驱动的柔性杆重复撞击固支杆问题进行理论研究和数值计算,结果表明本文方法能够捕捉到历时很短,幅值较低的微撞击冲量的“次撞击”过程。 (7)考虑阻尼效应,对受动载驱动的柔性杆重复撞击固支杆问题进行理论研究和数值计算,探讨了阻尼效应对系统的短期响应和长期响应的影响。 (8)对受动载驱动的柔性杆重复撞击变截面固支杆问题进行理论研究和数值计算,比较了阶梯杆不同横截面比的情况下的初期长期重复撞击动力学响应。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH113
【部分图文】：
面之密切面之主法线方向)，撞击接触面近似看成平面、无摩均匀分布，在所有情况下应力都不超过弹性极限，并服从胡克性杆任一点的变形都是微小的线弹性分布的实体，并满足连续横向惯性故不作考虑，即忽略了杆的横向收缩或膨胀对动能的的精确解已知，只要波长比杆的横向尺寸大的多时，这一近似许忽略的洲。各向同性的均匀弹性体的运动是由纳维方程来支配的:EV，u+(完+E)vv·u+户f=户日，u/份，.Venant杆原理，柔性杆为一维线性弹性体，问题中的位移矢量函数。u=u(x，t)维空间里，柔性杆结构的位移波可以用一个随时间和空间变波函数写成u(x，t)。将式(2.2.2)代入纳维方程式(2.2.1)中，可控制方程为已2__UU‘关_1OZui
击力的求解问题。撞击力问题的解决，使得对重复撞击问题的研究成为可能。3.2柔性体重复撞击问题描述考虑一个具有边界几的弹性体。2，撞击具有边界玩的弹性体。，，如图3.2.1所示。这是一个混合边值·初值的弹性动力学问题，在给定的边值一初值条件下，确定弹性动力学状态‘=[u，t]。抓r，户，又，产，。xT+)，。=。 :U02。弹性体动力学微分方程为召v，u+(又+产)vv·u+户f=户。，u/a，， (3.2.1)a)边界条件u(x
3.3.1外力法计算撞击力的外力法的主要思想是:在撞击过程中，分别对参与撞击的弹性体进行受力分析，撞击产生的未知撞击力处理为结构承受的外部作用力(如图3.3.1所示)，分别建立两柔性体的动力学方程。根据撞击接触面的位移连续性条件，建立撞击体的协调方程，形成含有未知载荷项的强非线性方程式(3.3.1)，通过求解方程式(3.3.1)得到撞击力。ul(x，y，z，t
【参考文献】
本文编号：2868147
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH113
【部分图文】：
面之密切面之主法线方向)，撞击接触面近似看成平面、无摩均匀分布，在所有情况下应力都不超过弹性极限，并服从胡克性杆任一点的变形都是微小的线弹性分布的实体，并满足连续横向惯性故不作考虑，即忽略了杆的横向收缩或膨胀对动能的的精确解已知，只要波长比杆的横向尺寸大的多时，这一近似许忽略的洲。各向同性的均匀弹性体的运动是由纳维方程来支配的:EV，u+(完+E)vv·u+户f=户日，u/份，.Venant杆原理，柔性杆为一维线性弹性体，问题中的位移矢量函数。u=u(x，t)维空间里，柔性杆结构的位移波可以用一个随时间和空间变波函数写成u(x，t)。将式(2.2.2)代入纳维方程式(2.2.1)中，可控制方程为已2__UU‘关_1OZui
击力的求解问题。撞击力问题的解决，使得对重复撞击问题的研究成为可能。3.2柔性体重复撞击问题描述考虑一个具有边界几的弹性体。2，撞击具有边界玩的弹性体。，，如图3.2.1所示。这是一个混合边值·初值的弹性动力学问题，在给定的边值一初值条件下，确定弹性动力学状态‘=[u，t]。抓r，户，又，产，。xT+)，。=。 :U02。弹性体动力学微分方程为召v，u+(又+产)vv·u+户f=户。，u/a，， (3.2.1)a)边界条件u(x
3.3.1外力法计算撞击力的外力法的主要思想是:在撞击过程中，分别对参与撞击的弹性体进行受力分析，撞击产生的未知撞击力处理为结构承受的外部作用力(如图3.3.1所示)，分别建立两柔性体的动力学方程。根据撞击接触面的位移连续性条件，建立撞击体的协调方程，形成含有未知载荷项的强非线性方程式(3.3.1)，通过求解方程式(3.3.1)得到撞击力。ul(x，y，z，t
【参考文献】
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本文编号：2868147
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