第八届全国振动理论及应用学术会议论文集，上海，2003年11月 移动载荷作用下连续梁的动力响应分析 钟卫洲1, 2，罗景润1，高芳清3，徐友钜1 （1.中国工程物理研究院结构力学研究所，绵阳 621900；2.中国工程物理研究院研究生部，绵阳 621900; 3.西南交通大学振动与强度实验室，成都 610031） 摘要： 本文以磁悬浮交通轮轨接触车桥动力行为研究为背景，把车辆对桥梁的动力作用简化为一个稳态力和一个低频扰动力，把连续钢桥梁简化为伯努力—欧拉梁，建立了车辆过桥的力学模型和振动微分方程，运用模态分析法得到了该微分方程的解析解，分析了连续桥梁频率方程、模态表达式以及低阶模态。援引德国TR06和连续钢梁的参数对不同速度的移动荷载下连续钢梁的动力响应进行计算分析，给出了相应条件下连续梁的动挠度曲线（w-t图和w-x图），并分析了桥梁的动力响应特征。本文的研究为评定桥梁在高速车辆作用下的稳定性和安全性提供了参考。 关键词： 连续梁；模态分析；动力响应；动挠度 Dynamic Response Analysis of Continuous Beam Under Moving Load ZHONG Wei-zhou 1, 2, LUO Jing-run 1, GAO Fang-qing3, XU You-ju 1 (1.Institute of Structural Mechanics of CAEP, Mianyang 621900; 2.Graduated School of CAEP, Mianyang 621900; https://www.doczj.com/doc/488174189.html,boratory of Vibration and Intensity of SWJTU, Chengdu 610031) Abstract: This paper is based on the background of the study of the dynamic behavior between maglev vehicle and guideway. The moving force exerting on the bridge is simplified as a steady force and a pulsating force with low frequency. The continuous steel beam is taken as Bernoulli-Euler beam, then the corresponding force model and vibrating equation of the bridge is established. The modal analysis method is applied to solve the equation of vibration. Frequency equation, analytical solution of mode of the beam and the lower modes are analysed. By quoting the data of TR06 of German, the dynamic response of continuous beam is obtained under moving vehicle at several typical speeds. The results of this paper can be taken as reference to assess security and stability of a bridge under moving load.
用有限元方法进行摩托车动力响应分析 文>>月辉史春涛骞郝志勇 摘要本文采用有限元方法对某125型骑式摩托车进行了动力响应分析。文章首先建立了摩托车整车的有限元模型，并利用该模型进行摩托车整车的动态特性计算，取得了和实验模态分析一致的结果。而后分析了摩托车在发动机激励和路面不平度激励下的整车动力学响应特性，得出了具有工程参考价值的结论。 关键词摩托车应力有限元法 本文采用有限元方法研究了摩托车整车结构的动态特性，并进行了在各种激励作用下的动力响应分析，得到了发动机车架的应力场，可用于进一步的摩托车强度分析。 1、摩托车有限元模型的建立 摩托车有限元模型如图1所示。 摩托车的车架结构大多是由各种截面形状的梁组合而成的空间框架结构，而且其截面尺寸，包括直径、壁厚，与构件长度相比很小，因此选用空间的直梁或者曲梁单元来离散车架结构，而车架的一些板件和加强盘可以采用空间板元模拟，各种梁单元的截面力学特性可用有限元程序的前处理模块或CAD软件计算。 摩托车的发动机具有较大质量，同时也具有很大刚度。考虑到发动机在车体结构中所起的作用及变形小的特点，将发动机简化为若干个板单元，这些板的总质量应与发动机的质量相同。然后，根据发动机与车架的实际连接方式，将由这些板单元模拟的发动机与车架组装到一起。 摩托车的减振器主要作用是支撑车体并缓和振动与冲击。考虑到减振器的结构与作用，简化后减振器的模型在受到载荷时应具有较大的轴向位移，同时又要有较大抗弯刚度。本文把减振器简化为一种梁单元和弹簧阻尼单元的综合体——轴向刚度由弹簧阻尼单元提供，而抗弯刚度由梁单元提供。 摩托车车轮主要由轮胎和轮辋组成，其中轮胎直接与路面接触，与摩托车悬挂共同缓和摩托车行驶时所受到的冲击，并协助减振，轮辋是固定轮胎的骨架，它与轮胎共同承受作用在车轮上的负荷。轮辋可以采用若干个梁单元模拟，轮胎
第三章金属在冲击载荷下的力学性能 前面我们讲述的是材料在常温、静载下的力学性能。工程中，还有许多机件是快速加载即冲击载荷及低温条件下工作的，如：汽车在凸凹不平的道路上行驶；飞机的起飞和降落；材料的压力加工等；其性能将与常温、静载的不同。 冲击载荷与静载的主要差异：在于加载速率不同，加载速率是指载荷施加于试样或机件的速率，用单位时间内应力增加的数值表示。 因加载速率提高，形变速率也随之增加，形变速率是单位时间的变形量。因此，用形变速率（又分绝对变形速率和相对变形速率）可以间接地反映加载速率的变化。相对变形速率又称应变率。 不同机件的应变速率范围大约为10-6～106s-1。静拉伸试验的应变速率为10-5～10-2s-1，冲击试验的应变速率为102～104s-1。试验表明，应变速率在10-4～10-2s-1内，金属的力学性能没有明显变化，可按静载荷处理。当应变速率大于10-2s-1时，力学性能将发生明显变化。 缺口 冲击载荷使塑性变形得不到充分发展，更灵敏地反映材料的变脆倾向。 降低温度（脆断趋势）钢的冷脆是一种低能量断裂，一般为解理断裂，有时为准解理断裂或沿晶断裂。冷脆的最大特点是断裂功极低，后果是灾难性的。（原因是断裂面间距为原子间距，力的作用距离只有0.1nm数量级，即使力很大，断裂所消耗的功W=F.S也相当低）。 第一节冲击载荷下金属变形和断裂的特点 1、应变率对金属材料的弹性行为及弹性模量没有影响。因弹性变形是以声 速在介质中传播的，声速在金属介质中相当大，钢中为4982 m/s，普通摆锤冲击时绝对变形速率只有5～5.5m/s冲击弹性变形总能跟上冲击力的变化。 2、金属材料在冲击载荷作用下塑性变形难于充分进行。金属产生附加强化。冲击载荷下塑性变形比较集中在某些区域（与静载荷下不同），说明塑性变形是极不均匀的。 3、材料塑性和应变率之间无单值依存关系。 第二节冲击弯曲和冲击韧性 一、冲击韧性 是指材料在冲击载荷作用下吸收（弹性变形功）塑性变形功和断裂功的能力。常用标 来表示。 准试样的冲击吸收功A K 二、冲击试样 见图3-3。 ①冲击弯曲试验试样的种类： 夏比v型缺口冲击试样 缺口试样 夏比u型缺口冲击试样（我国以前称梅氏试样） 无缺口冲击试样：适用于脆性材料（球铁、工具钢、淬火钢等）
基于 MATLAB 实现对结构动力响应的几种算法的验证 1. 算例 首先，本文给出一算例， 结构在外力谐振荷载 P (t ) = P 0 sin θt 作用下，分别利用理论解法，杜哈梅积分， Wilson-θ 法求出该结构的位移时程反应。其中： m = 3.5×103 kg ， P 0 = 1.0×104 N ， k =1.3584515×107 ，ξ=0.05 ，θ=52.3s ?1 ，ω=62.3s ?1 ， ? D ω= ω 1-ξ2 =62.222 ，初始位移、速度v (0) = 0 ，v (0) = 0 ； 2. 算法验证 2.1 理论解法 运动方程为： mv+cv+kv=0P sin t ?由线性代数解出其理论解为: ]cos 2)sin -[(] 4)-[(t] sin ) -(2cos [2] 4)-[(t] sin ) 0()0(cos )0([2 2222222022222 2 2 2 22 t t m P t m P e v v t v e v D D D t D D D t θξωθθθωθωξθωωωθωωξωξωθωξθωθωωξωωξωξω-++-+ ?++++=-- 由于初始位移v(0) =0 ，v(0) =0 ；则： ]cos 2)sin -[(] 4)-[(t] sin ) -(2cos [2] 4)-[(222 222220 22222222220 t t m P t m P e v D D D t θξωθθθωθωξθωωωθωωξωξωθωξθωθξω-++ -+ ?+=- v(t ) =-3.115t e ? 1.05269898×410-?[6.230cos62.222t ?18.106sin 62.222t] +2.012808757 6 10-??[1146sin 52.3t ?325.829cos52.3t] 可以用 MA TLAB 进行编程分析，画图位移时程图，详细程序见附录。 2.2Wilson-θ法 Wilson-θ法是Wilson 于1966年基于线性加速度法的基础上提出一种无条件收敛的计算方法。该方法假定在θt ?时程步长内，体系的加速度反应按线性变化。对于地震持续时间内
７０ ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＶｏｌ畅４５，Ｎｏ畅５，２０１５工业建筑 ２０１５年第４５卷第５期石油化工框架式高塔结构动力响应分析 何国富 姜颜宁 杨 青 金 微 （中国石化集团上海工程有限公司，上海 ２００１２０） 摘 要：以某石油化工工程中的大长径比框架式高塔为对象，采用时程分析法，分析地震作用下设置限位导向支架的框架式高塔的结构响应，并与采用组合结构模型的框架塔进行对比分析。分析表明，设置限位导向支架的框架式高塔，塔体水平位移幅值变化具有时段性增大特征，最大塔顶位移比组合结构模型的框架塔增大约５０％；地震作用将导致框架与塔之间产生振荡接触，接触产生的压力以脉冲方式作用到塔体上，并在塔体局部区域产生应力集中和应力幅值极速变化；框架塔的结构模型对塔体底部的应力变化和框架支座反力变化的稳定性影响不大。分析同时认为，设置限位导向支架的框架塔属于多体系结构，采用单一组合结构模型进行工程设计存在一定的安全隐患，建议在目前缺乏设计标准明确规定的条件下，地震作用分析宜采用时程分析法。 关键词：框架式高塔；地震响应；时程分析；非线性接触 ＤＯＩ：１０畅１３２０４／ｊ．ｇｙｊｚ２０１５０５０１６ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤＹＮＡＭＩＣＲＥＳＰＯＮＳＥＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＴＡＬＬＦＲＡＭＥＤＴＯＷＥＲＦＯＲＰＥＴＲＯ－ＣＨＥＭＩＣＡＬＰＲＯＪＥＣＴＳ ＨｅＧｕｏｆｕ ＪｉａｎｇＹａｎｎｉｎｇ ＹａｎｇＱｉｎｇ ＪｉｎＷｅｉ（ＳＩＮＯＰＥＣＳｈａｎｇｈａｉＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００１２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇａｐｒａｃｔｉｃａｌｈｉｇｈｆｒａｍｅｄ－ｔｏｗｅｒｗｉｔｈｌａｒｇｅｌｏｎｇ－ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｆｏｒｐｅｔｒｏ－ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｊｅｃｔａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｈｉｇｈｆｒａｍｅｄ－ｔｏｗｅｒｗｉｔｈｇａｐｌｉｍｉｔｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔｕｎｄｅｒｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｅｆｆｅｃｔｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｔｉｍｅ－ ｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｈｏｓｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈａｃｏｍｂｉｎｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｈｉｇｈｆｒａｍｅｄ－ｔｏｗｅｒｗｉｔｈｇａｐｌｉｍｉｔｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔｈａｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｉｍｅｓｔｅｐ，ｍａｘｔｏｐｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｏｗｅｒｗａｓ５０％ｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｈｉｇｈｆｒａｍｅｄ－ｔｏｗｅｒｏｆｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌ；ａｎｄｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｅｆｆｅｃｔｗｏｕｌｄａｌｓｏｃａｕｓｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｎｔａｃｔｂｅｔｗｅｅｎｔｏｗｅｒａｎｄｆｒａｍｅ，ａｎｄｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｔａｃｔａｃｔｅｄｏｎｔｈｅｔｏｗｅｒｓｈｅｌｌｉｎｍｏｄｅｏｆｐｕｌｓｅｆｏｒｃｅ，ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｄｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｌｏｃａｌａｒｅａａｎｄａｒａｐｉｄｃｈａｎｇｅｉｎｓｔｒｅｓｓａｍｐｌｉｔｕｄｅ．Ｔｈｅｔｙｐｅｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｈａｄｌｏｗｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｏｗｅｒｂｏｔｔｏｍａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｆｒａｍｅｓｕｐｐｏｒｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔｃｏｕｌｄａｌｓｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｈｉｇｈｆｒａｍｅｄ－ｔｏｗｅｒｗｉｔｈｇａｐｌｉｍｉｔｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔｗａｓａｍｕｌｔｉ－ｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｗｏｕｌｄｂｅｓｏｍｅｒｉｓｋｓｉｆｔａｋｉｎｇｓｉｎｇｌｅｃｏｍｂｉｎｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｔｏｐｅｒｆｏｒｍｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎｆｏｒａｈｉｇｈｆｒａｍｅｄ－ｔｏｗｅｒ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃａｓｅｏｆｎｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｓｔｉｐｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｕｒｒｅｎｔｄｅｓｉｇｎｃｏｄｅｓ，ｕｓｅｏｆｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｗａｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｆｏｒｓｅｉｓｍｉｃｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｆｒａｍｅｄ－ｔｏｗｅｒ；ｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｔｉｍｅ－ｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｎｔａｃｔ第一作者：何国富，男，１９６１年出生，教授级高级工程师。电子信箱：ｈｅｇｕｏｆｕ．ｓｓｅｃ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ收稿日期：２０１４－１１－０６ 与火炬塔架不同，自承式大长径比高塔依靠自 身强度和刚度承受外载荷，是石油化工装置中常见 的一种设备形式。当风荷载或地震作用较大时，完 全依靠塔体自身来承受载荷将显得不尽合理，采用 框架辅助结构作为高塔塔体的侧向支撑，形成塔体 和框架的整体协同工作是一种常见的做法，此类形 式一般称为框架式高塔（以下简称“框架式高塔”）。 “框架式高塔”的协同工作有两种基本模式，一种是 塔与框架两个子结构通过连接约束，在运动过程中 结构响应始终耦合为一个整体结构；另一种是两个子结构始终独立，仅在运动过程中的某个瞬时段内存在由于变形不同步而发生相互接触和作用。从结构体系特征来看，前者属于组合结构，后者则属于多体系结构。
钢筋混凝土在冲击载荷下的动态力学性能 作者：姜芳， 陈涛， 宁建国， JIANG Fang， CHEN Tao， NING Jian-guo 作者单位：姜芳,JIANG Fang(北京林业大学,工学院,北京,100083)， 陈涛,CHEN Tao(山东省肥城市公路局)， 宁建国,NING Jian-guo(北京理工大学,宇航科学技术学院,北京,100081) 刊名： 材料工程 英文刊名：JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING 年，卷(期)：2009(3) 参考文献(10条) 1.杨桂通塑性动力学 1998 2.姜芳钢筋混凝土材料动态力学性能的实验研究[学位论文] 2003 3.FOWLES R Dynamic Response of Material to Intense Impulsive Loading 1972 4.经福谦实验物态方程导引 1999 5.SEAMANN L Lagrange analysis for multiple stress or velocity gauges in attenuating waves 1974(10) 6.FOWLES R;WILLIAMS R F Plane ware propagation in solids[外文期刊] 1970(01) 7.GROTE D L;PARK S W;ZHOU M Dynamic behavior of concrete at high strain rates and pressures:I experimental characterization[外文期刊] 2001(9) 8.陈江瑛;黄旭升;王礼立混凝土的动态损伤演化 2000 9.陈大年;HASSANI STS;尹志华混凝土的冲击特性描述[期刊论文]-爆炸与冲击 2001(02) 10.胡时胜;王道荣混凝土材料动态本构关系 2000 本文链接：https://www.doczj.com/doc/488174189.html,/Periodical_clgc200903011.aspx
第2章 动力响应理论 2.1引言 机柜结构动力响应的计算机仿真分析是以设备动力响应理论为基础的，是进行设备结构动力响应研究的一种有效手段。论文中主要研究设备动力响应两个方面的内容：设备结构固有特性分析和结构在地震波作用下的响应分析。固有特性分析可以得到结构的固有频率和固有振型，是进行响应分析的基础；地震波响应分析将得到设备响应的时间历程变化。在使用有限元工具对结构进行建模、分析之前必须掌握结构动力响应的理论和相关的有限元基本原理。因此，本章重点叙述了与设备结构动力响应相关的机械振动学理论及其有限元仿真技术。 2.2结构动力响应分析相关理论 2.2.1结构固有特性分析理论 机柜设备结构的固有特性包括固有频率和振型，是响应分析的基础。通过进行结构的固有特性分析可以使设计有效地避开结构的共振频率。机柜设备是一个复杂振动系统，在理论分析过程中，常常可以把机柜设备简化为多自由度集中参数系统。 一般，多自由度系统的自由振动方程可以写成如下形式： {}... []()[]{()}[]{()}{0}M x t C x t K x t ++= (21)a - 式中：[]M ， []C 和[]K 分别为系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵;()x t 、 .()x t 、.. ()x t 分别为系统的位移列向量、速度列向量和加速度列向量。而多自由系统的无阻尼自由振动方程可以写成如下形式: {}.. []()[]{()}{0}M x t K x t += (21)b - 通常系统的自由振动是简谐振动，所以可以假设式 (21)b -的解为： {()}{}sin x t X pt = (22)- 式中：{}X 为系统的振幅列向量;p 为系统的自由振动频率。将(22)-代入(21)b -，就可以得到系统的振型方程，其具体形式如下： 2[][]{}{0}K M X p -= (23)- 可以看到，式(23)-是一个齐次线性方程组，根据线性代数知识，它具有非零解的充分必要条件为系数矩阵的行列式为零，亦即有下式成立。
在动载荷作用下的结构动力响应分析 一、问题的突出 1.求钢结构的动力学响应 2.结构及载荷数据 立柱间距长180，宽120；顶距 地面180 E=200GPa,v=0.3,p=7800kg/m3 A=100kg, w=20π 二、有限单元模型建立 1.单元类型选择以及截面性质定义 FINISH /CLE /PREP7 ET,1,BEAM188 mp,ex,1,200e9 mp,nuxy,1,0.3 mp,dens,1,7800 !截面1 sectype,1,beam,I secoffset,cent secdata,0.12,0.12,0.1212,0.00605, 0.00605,0.0039 !截面2 sectype,2,beam,I secoffset,cent secdata,0.06535,0.06535,0.0805,0.00465,0.00465,0.00285 !截面3 sectype,3,beam, HREC secoffset,cent secdata,0.06,0.06,0.0025,0.0025,0.0025,0.0025
选择Y方向为立柱方向，通过由下向上建模即由关键点到线。k,1, k,2,1.8 k,3,1.8,,1.2 k,4,,,1.2 k,5,,1.5 k,6,1.8,1.5 k,7,1.8,1.5,1.2 k,8,,1.5,1.2 l,1,5 l,2,6 l,3,7 l,4,8 k,9,1.8/2,1.8,1.2/2 l,9,5 l,9,6 l,9,7 l,9,8 l,5,8 l,8,7 l,7,6 l,6,5 3.对于不同的杆赋予不同的截面性质，并进行网格划分 lsel,s,,,1,4,1 lplot lesize,all,0.04 secnum,1 lmesh,all lsel,s,,,9,12 lplot lesize,all,0.04 secnum,2 lmesh,all lsel,s,,,5,8,1 lplot lesize,all,0.04 secnum,3 lmesh,all
大系统动力响应分析平台 2011/1/14
大系统动力仿真分析平台分析对象示意图特点：有多个子系统部分结构用超单元 分析类型：模态分析谐波响应随机振动冲击响应传递函数
平台功能概述 软件环境： CAD软件：Pro/E … CAE前处理软件：I-DEAS… CAE求解器：NASTRAN… 功能概述： 1.CAE工作小组的人员能够平行开展子装配CAE模型的处理 2.子装配CAE模型可以方便快速地汇总成总体模型，各人的修改可以快速地在总 体模型中反映 3.部件之间连接形式：一般连接，滑移，弹性（阻尼）连接 4.根据需要引入超单元，自动处理超单元之间的连接，自动生成超单元刚度、质 量、阻尼矩阵的NASTRAN计算input文件，并调用NASTRAN进行计算 5.可以方便地定义计算系统（整个系统或分系统） 6.可以方便地对计算系统进行模态分析、谐波响应、随机振动、冲击、传递函数 等设置和计算，自动生成NASTRAN计算input文件，并调用NASTRAN进行计算 7.能够自动生成计算报告的主要内容 特点：按规范流程，使用大系统动力响应分析平台软件，一般的CAE分析工程师都能正确快速完成大型复杂系统动力响应分析
按照使用平台进行分析的总体流程，简要说明各个功能模块的实现原理。 1.UNV子装配（部件）模型读取 平台与分析起点的接口。读入内容包括节点、单元、坐标系、材料、物理属性、符合命名规则的组、R类型单元主节点系数、截面定义参数、位移约束等。 可以读入多个UNV模型，并按次序对所有节点、单元、坐标系、材料、物理属性进行编号，保证在分析各子系统和整机系统时节点、单元号的统一。 2.子装配（部件）连接关系生成 可以生成普通连接（RBE3单元）、滑移（变化RBE3单元从节点自由度）、弹簧阻尼连接（RBE3单元、新生成节点、弹簧阻尼单元）。 选择连接节点组、单元节点组、连接属性生成连接关系。组的定义在起点UNV模型中定义完整，可以选择手工连接和自动连接。其中新生成节点号、单元号、物理属性号在平台现有基础上递增。
材料性能学 1一14周
第三章金属在冲击载荷下的 力学性能
许多机器零件在服役时往往受到冲击载荷的作用，如火箭的发射、飞机的起飞和降落、汽车通过道路上的凹坑以及金属压力加工（铸造）等，为了评定材料传递冲击载荷的能力,揭示材料在冲击载荷下的力学行为，就需要进行相应的力学性能试验。 冲击载荷和静载荷的区别在于加载速率的不同 加载速率：载荷施加于试样或机件时的速率，用单位时间内应力增加 的数值表示。 形变速率：单位时间的变形量。加载速率提高，形变速率也增加。相对形迹速率也称为应变速率，即单位时间内应变的变化量。 冲击载荷2－104s-1 de10 d
静载荷 10-5－10-2s-1
一、冲击载荷下金属变形和断裂的特点 冲击载荷下，由于载荷的能量性质使整个承载系统承受冲击 能，所以机件、与机件相连物体的刚度都直接影响冲击过程 的时间，从而影响加速度和惯性力的大小。 由于冲击过程持续时间短，测不准确，难于按惯性力计算机件内的应力，所以机件在冲击载荷下所受的应力，通常假定冲击能全部转换为机件内的弹性能，再按能量守恒法计算。 冲击弹性变形（弹性变形以声速传播，在金属介质中为 4982m/s）能紧跟上冲击外力（5m/s）的变化，应变速率对 金属材料的弹性行为及弹性模量没有影响。 应变速率对塑性变形、断裂却有显著的影响。金属材料在冲 击载荷下难以发生塑性变形。
1.1 应变速率对塑性变形的影响 金属材料在冲击载荷作用下塑性变形难以充分进行，主要有以下两方面的原因： 1. 由于冲击载荷下应力水平比较高，使许多位错源同时起作用，结果抑制了单晶体中易滑移阶段的产生与发展。 2. 冲击载荷增加了位错密度和滑移系数目，出现孪晶，减小了位错运动自由行程平均长度，增加了点缺陷的浓度。
机械制造 周晓和?等 强冲击载荷下钢筋混凝土路面动态响应影响因素敏感度分析 ｈｔｔｐ:?ＺＺＨＤ.ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ.ｎｅｔ.ｃｎ一Ｅ￣ｍａｉｌ:ＺＺＨＤ＠ｃｈａｉｎａｊｏｕｒｎａｌ.ｎｅｔ.ｃｎ?机械制造与自动化? 作者简介:周晓和 强冲击载荷下钢筋混凝土路面动态响 应影响因素敏感度分析 周晓和?马大为?仲健林?任杰 南京理工大学机械工程学院?江苏南京２１００９４ 摘一要:为得到强冲击载荷下?混凝土厚度二钢筋位置及纵向配筋率对钢筋混凝土路面动态响应敏感度?采用混凝土塑性损伤模型?建立了钢筋混凝土路面有限元模型?采用参数化技术?对钢筋混凝土路面在强冲击载荷下动态响应的主要影响因素进行参数化计算?结合计算结果对各参数进行了敏感度分析?分析结果表明:混凝土厚度对载荷中心点最大沉降值及钢筋混凝土板底中心点最大应力值影响较大?钢筋位置次之?纵向配筋率对其无太大影响? 关键词:强冲击载荷?钢筋混凝土路面?参数化?动态响应?敏感度分析 中图分类号:ＴＰ３９１.９一一文献标志码:Ｂ一一文章编号:１６７１￣５２７６(２０１４)０５￣００７４￣０３ ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＤｙｎａｍｉｃＲｅｓｐｏｎｓｅＩｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇＦａｃｔｏｒｏｆＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ＣｏｎｃｒｅｔｅＰａｖｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒＨｅａｖｙＩｍｐａｃｔＬｏａｄｉｎｇ ＺＨＯＵＸｉａｏ￣ｈｅ?ＭＡＤａ￣ｗｅｉ?ＺＨＯＮＧＪｉａｎ￣ｌｉｎ?ＲＥＮＪｉｅ (ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ?ＮＵＳＴ?Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４?Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｒａｔｉｏｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｐａｖｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒｈｅａｖｙｉｍｐａｃｔｌｏａｄｉｎｇ?ｉｔｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｄａｍａｇｅｄｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｍｏｄｅｌ?ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｒｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｍａｉｎｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｏｎｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｐａｖｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒｈｅａｖｙｉｍｐａｃｔｌｏａｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｒｅｓｕｌｔｓ?ｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｅａｃｈｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｈａｓｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｌｏａｄｉｎｇｃｅｎｔｒａｌｍａｘｉｍｕｍｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎｄｂｏｔｔｏｍｃｅｎｔｒａｌｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｖａｌｕｅ?ｎｅｘｔｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎ?ａｎｄｔｈｅｎｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｅａｖｙｉｍｐａｃｔｌｏａｄｉｎｇ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｐａｖｅｍｅｎｔ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ?ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ ０一引言 钢筋混凝土结构由于充分利用了混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能?已被广泛地应用于高层建筑物二长跨桥二高速公路二水电站二隧道等?这些结构在其工作过程中除了承受正常的设计载荷之外?往往还要承受诸如爆炸二冲击和碰撞等动载荷?此时?受载结构处于大变形二高应变率和高静水压力状态?在远离动载荷作用处?围压效应减弱而多轴应力效应明显?介质内部由于拉二压应力波的相互作用对材料内部产生不同程度的破坏?对材料性能产生复杂的影响[２?３]? 文中对ＡＢＡＱＵＳ有限元软件中混凝土塑性损伤模型的基本理论与特点进行介绍?并将其运用到钢筋混凝土建模中?结合参数化技术?通过对钢筋混凝土路面模型参数的修改?快速二准确地建立相应的非线性有限元动力学模型?并根据设定参数自动地进行计算?完成参数化求解目标?通过对计算结果的分析?对钢筋混凝土路面模型主要性能参数进行敏感度评估? １一混凝土塑性损伤模型 ＡＢＡＱＵＳ中的混凝土损伤塑性模型使用于模拟各种 类型中的混凝土和其他准脆性材料?其采用各向同性弹性损伤结合各向同性拉伸和压缩塑性理论来表征混凝土的非弹性行为?可模拟低围压?混凝土受到单调二循环或动载作用下的力学行为?结合非关联多重硬化塑性和各向同性弹性损伤理论来表征材料断裂过程中发生的不可逆损伤行为?材料的弹性行为应为各向同性和线性的[５]? １.１一屈服函数 模型考虑了在拉伸和压缩作用下材料具有不同的强度特征?考虑高围压力二等效应力以及有效最大主应力的影响?将材料的屈服函数写成式(１)的形式[４?５]: Ｆ(σ)＝ １１－α (ｑ－－３αｐ－＋β－<σ－＾ｍａｘ>－γ<－σ－ ＾ｍａｘ>)(１) 式中:α?β?γ 材料参数?由实验确定? ｐ－ 静水压力?ｐ－ ＝－ １３σｉｉ ? ４７
毕业论文 题目动载荷作用梁动态响应分析专业工程力学 班级力学081 学生郝忠文 指导教师何钦象教授 2012 年
专业：工程力学 学生：郝忠文 指导教师：何钦象 摘要 在机构动力学中讨论的强迫振动问题，一般是以结构在位置固定的周期性挠动力作用下的强迫振动问题为对象。本文中，用主振型叠加法，分析了简支欧拉梁在移动载荷作用下的动态响应特性。当广义挠动频率的固有频率相等则放生共振。研究桥梁在移动车辆载荷下的强迫振动，也要分析其共振条件。所不同的是由于载荷是移动的，且车辆载荷本身也是带有质量的振动体系，桥梁和载荷耦合系统的动力特征随荷载位置的移动而不断变化。经研究发现，在移动荷载作用下，桥梁将发生振动，产生的变形比载荷静止不动时产生的变形大。若荷载处于最不利的静力作用位置的同时满足共振条件，那么将会发生较大的动态响应，导致桥梁的破坏。而且，当荷载移动速率为一定值，广义挠动频率接近梁的固有频率时，梁也可能发生共振，其最大动挠度比静载荷作用时最大挠度的数倍。移动车辆载荷的这种动力效应是不容忽视。 关键字：动载荷，动态响应，广义挠动频率
ABSTRACT The forced vibration problem discussed in the mechanism dynamics generally focus on the forced vibration that caused by the force which stationarily act on the mecha- nism regularly.In this paper,using principal mode superposition method,the dyna -mic response of simply supported Euler beam acted by moving loads is analysed. Wh -en the frequency of generalized stimulating force equals its natural frequency,the re -sonance happens.It is different that the load moves.The dynamic response of the sys- tem formed by the load and beam differs with the position of moving load. According to the research,the deflection caused by the moving load is larger than that caused by stable load.When the moving load is at the vital position meanwhile meets the res -onance requirement,the beam will resonate thus leading to damage .And when the speed of the moving load reaches the point that the generalized stimulating frequency meets the natural frequency of beam，it may also cause resonance,the biggest def -lection will reaches several times the deflection caused by the stable load。So the dyn -amic effect of the moving load can not be neglected. KEY WORDS: moving load ,dynamic response,generlized stimulating frequency Speciality：Engineering mechanics Student: Haozhongwen Advisor: Heqinxiang
用有限元方法进行摩托车动力响应分析 文＞＞月辉史春涛骞郝志勇 摘要本文采用有限元方法对某125型骑式摩托车进行了动力响应分析。文章首先建立了摩托车整车的有限元模型，并利用该模型进行摩托车整车的动态特性计算，取得了和实验模态分析一致的结果。而后分析了摩托车在发动机激励和路面不平度激励下的整车动力学响应特性，得出了具有工程参考价值的结论。 关键词摩托车应力有限元法 本文采用有限元方法研究了摩托车整车结构的动态特性，并进行了在各种激励作用下的动力响应分析，得到了发动机车架的应力场，可用于进一步的摩托车强度分析。 1、摩托车有限元模型的建立 摩托车有限元模型如图1所示。 摩托车的车架结构大多是由各种截面形状的梁组合而成的空间框架结构，而且其截面尺寸，包括直径、壁厚，与构件长度相比很小，因此选用空间的直梁或者曲梁单元来离散车架结构，而车架的一些板件和加强盘可以采用空间板元模拟，各种梁单元的截面力学特性可用有限元程序的前处理模块或CAD软件计算。 摩托车的发动机具有较大质量，同时也具有很大刚度。考虑到发动机在车体结构中所起的作用及变形小的特点，将发动机简化为若干个板单元，这些板的总质量应与发动机的质量相同。然后，根据发动机与车架的实际连接方式，将由这些板单元模拟的发动机与车架组装到一起。 摩托车的减振器主要作用是支撑车体并缓和振动与冲击。考虑到减振器的结构与作用，简化后减振器的模型在受到载荷时应具有较大的轴向位移，同时又要有较大抗弯刚度。本文把减振器简化为一种梁单元和弹簧阻尼单元的综合体--- 轴向刚度由弹簧阻尼单元提供，而抗弯刚度由梁单元提供。 摩托车车轮主要由轮胎和轮辋组成，其中轮胎直接与路面接触，与摩托车悬挂共同缓和摩托车行驶时所受到的冲击，并协助减振，轮辋是固定轮胎的骨架，它与轮胎共同承受作用在车轮上的负荷。轮辋可以采用若干个梁单元模拟，轮胎则可用
附件1： “强冲击载荷下钢筋混凝土的本构关系、 破坏机理与数值方法”重大项目指南 强冲击载荷具有短历时、高幅值以及变化剧烈等特征，强冲击载荷问题直接与材料、结构的动力学特征和破坏行为密切相关。强冲击载荷下材料与结构的动态力学特性与破坏行为在国家战略需求中的重要作用亦越来越显著。 钢筋混凝土不但在土木工程领域有着广泛的应用，而且在国家安全方面的应用越来越广泛，其具有的非均质、各向异性、多组分的特性亦给动力学特性的研究带来困难。本项目拟选取钢筋混凝土为主要研究对象，通过实验研究、理论分析和数值仿真相互结合，获取对强冲击载荷下钢筋混凝土特性和作用机理的认识和理解，为促进钢筋混凝土材料在国防和土木工程领域的应用提供科学支撑。 一、科学目标 以钢筋混凝土为主要研究对象，发展新型高速加载与测试技术，开展动高压加载实验和高速侵彻实验，建立强冲击载荷下钢筋混凝土材料的动态本构关系、高压状态方程和材料数据库，揭示钢筋混凝土结构的侵彻机理与破坏特征，发展相应的高精度三维多物质算法及软件，为推进强冲击载荷下材料与结构的动态力学行为研究提供新的理论、方法和模拟手段，提升我国在爆炸与冲击动力学领域的创新能力。 二、研究内容 （一）钢筋混凝土材料的动态力学性能及宏观本构关系。 发展新型大口径高速加载与测试技术，并结合Hopkinson杆和轻气炮等动高压加载手段对钢筋混凝土材料进行不同应变率范围的实验；钢筋混凝土材料及组分在动高压加载下的物理规律和破坏特征，以及强冲击载荷作用下材料失效与内部细观结构的变化规律；计及应变率效应、热效应与损伤演化规律的动态本构
关系、状态方程和材料数据库。 （二）钢筋混凝土结构的侵彻破坏机理。 强冲击载荷下钢筋混凝土结构动态破坏等的实验测试技术与表征方法；高速侵彻体对钢筋混凝土结构的深侵彻实验和侵彻机理，主要包括侵彻过程中钢筋混凝土结构的破坏过程和抗侵彻破坏能力以及侵彻体的结构响应、质量侵蚀等。 （三）强冲击载荷下结构力学行为的数值模拟方法与软件。 强冲击载荷下结构力学行为的三维高精度计算格式与多物质界面算法；高精度计算格式与界面算法的并行化策略与软件；软件的验证与确认。 三、资助期限5年（2014年1月至2018年12月） 四、资助经费1500万元 五、申请注意事项 1.申请人应当认真阅读本项目指南和通告，不符合项目指南和通告的申请项目不予受理。 2. 申请书的附注说明选择“强冲击载荷下钢筋混凝土的本构关系、破坏机理与数值方法”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。 3.本项目由数理科学部负责受理。
结构动力学与稳定复习 1.1 结构动力计算与静力计算的主要区别是什么？ 答：主要区别表现在：(1) 在动力分析中要计入惯性力，静力分析中无惯性力； (2) 在动力分析中，结构的内力、位移等是时间的函数，静力分析中则是不随时间变化的量；(3) 动力分析方法常与荷载类型有关，而静力分析方法一般与荷载类型无关。 1.2 什么是动力自由度，确定体系动力自由度的目的是什么？ 答：确定体系在振动过程中任一时刻体系全部质量位置或变形形态所需要的独立参数的个数，称为体系的动力自由度（质点处的基本位移未知量）。 确定动力自由度的目的是：(1) 根据自由度的数目确定所需建立的方程个数（运动方程数=自由度数），自由度不同所用的分析方法也不同；(2) 因为结构的动力响应（动力内力和动位移）与结构的动力特性有密切关系，而动力特性又与质量的可能位置有关。 1.3 结构动力自由度与体系几何分析中的自由度有何区别？ 答：二者的区别是：几何组成分析中的自由度是确定刚体系位置所需独立参数的数目，分析的目的是要确定体系能否发生刚体运动。结构动力分析自由度是确定结构上各质量位置所需的独立参数数目，分析的目的是要确定结构振动形状。1.4 结构的动力特性一般指什么？ 答：结构的动力特性是指：频率（周期）、振型和阻尼。动力特性是结构固有的，这是因为它们是由体系的基本参数（质量、刚度）所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同，在振动中的响应特点亦不同。 1.5 什么是阻尼、阻尼力，产生阻尼的原因一般有哪些？什么是等效粘滞阻尼？ 答：振动过程的能量耗散称为阻尼。 产生阻尼的原因主要有：材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然，也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。 阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假
第29卷第3期2008年9月 固体力学学报 C H IN ESE J OU RNAL O F SOL I D M EC HAN ICS Vol.29No.3 September2008 强冲击荷载作用下混凝土材料动态本构模型3 刘海峰1,233 宁建国1 (1北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京,100081)(2宁夏大学土木与水利工程学院,银川,750021) 摘 要 基于混凝土强冲击荷载作用下的实验研究,以修正Ottosen四参数破坏准则为流动法则,引入损伤,构造了一个塑性与损伤相耦合的动态本构模型用于描述混凝土材料的冲击特性.在该模型中,考虑了引起混凝土材料弱化的两种不同的损伤机制:拉伸损伤和压缩损伤.其中,拉伸损伤是由微裂纹的张开和扩展引起的,通过拉伸应变来控制;压缩损伤相关于微空洞体积分数比的演化,并通过微空洞塌陷引起的压缩应变来控制,由此压缩损伤和拉伸损伤就完全耦合了.通过模型计算模拟结果与实验结果比较发现,随着冲击速度的提高,混凝土的峰值应力显著增加,即混凝土材料的承载能力增大,同时混凝土内部产生显著的塑性变形.模拟曲线与实验曲线拟合良好,因而可以用该模型模拟混凝土材料在强冲击荷载下的动态特性. 关键词 混凝土,轻气炮,冲击特性,动态本构模型 0 引言 混凝土是目前工业与民用建筑中最常用的结构工程材料,已经被广泛地应用于高层建筑物,长跨桥,大坝,水电站,隧道和码头等.这些混凝土结构在其工作过程中除了承受正常的设计载荷外,往往还要承受诸如爆炸,冲击和撞击等动载荷.为了更好地设计和分析这些混凝土结构,必须对混凝土材料在冲击载荷作用下的力学性能及其本构特性进行研究. 目前,人们对混凝土材料的动态力学性能已经有了比较深刻的认识和研究,对其动态本构特性也做了许多研究工作.Wat stein[1]利用落锤装置进行了混凝土材料的动态力学性能实验,由于落锤本身的惯性,所测得的实验结果很难确保是材料动态性能的真实反应;Bischoff[2]和胡时胜等[3]利用SHPB 压杆对混凝土的动态力学性能进行了实验研究;商霖等[4,5]利用SH PB压杆和轻气炮动力实验装置分别对混凝土材料和钢筋混凝土材料在冲击荷载作用下的力学性能进行了系统深入的研究.混凝土材料动态本构模型是研究其在爆炸或冲击荷载作用下损伤破坏机理,应力波的传播规律和衰减规律,结构破坏效应等的理论基础.基于对混凝土材料变形机理的分析,混凝土材料动态本构模型分为粘塑性本构模型[6,7]和损伤型本构模型[8,9],但由于缺乏对混凝土材料在冲击荷载作用下破坏机理的全面认识,因此至今仍未有一种大家普遍接受的本构模型.为了更好地描述冲击荷载作用下混凝土材料的动态响应特性,商霖等[4,5]在理想各向同性的粘弹性本构关系的基础上,引入损伤,分别建立混凝土材料和钢筋混凝土材料的动态本构模型,但没有将定义的损伤与材料的微观损伤机制联系起来;宁建国等[10]提出了一个塑性与损伤相耦合的动态本构模型,在该模型中,认为拉伸损伤是由微裂纹的张开和扩展引起的;压缩损伤由微孔洞的塌陷引起,通过混凝土材料的塑性体应变控制,但并没有将这两种损伤有效的耦合起来. 本文基于损伤与塑性耦合理论,以修正的Otto sen四参数破坏准则为屈服法则,引入损伤,构造了一个动态本构模型用于描述混凝土材料的冲击特性,利用该模型对混凝土材料在强冲击荷载作用下的冲击特性进行数值模拟,并将该模型的预测曲线与宁建国等[10]提出的本构模型的预测曲线及实验结果进行比较,结果表明:模型预示结果无论在变形趋势上,还是数值精度上都与实验结果符合得很好. 3 33国家自然科学基金项目(10625208,10572024)资助. 2007209225收到第1稿,2008204204收到修改稿. 通信作者. Tel:010*********, E2mail:liuhaifeng1557@https://www.doczj.com/doc/488174189.html,.