第6章-应力波理论基础PPT课件
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第6章应力波理论基础1概要一维波动力学原理振动--秋千、单摆应力波和波速振动速度桩阻抗力/速度比例性局限性无限长桩和有自由或固定端的桩时间域入射和反射波桩侧土阻力2W2m2牛顿碰撞分析3应力波形成的条件在弹性固体介质中的一切质点间都以内聚力彼此紧密联系着。
所以任何一个质点振动的能量可以传递给周围的质点、引起周围质点的振动。
质点振动在弹性介子内的传播过程成为波动。
换句话说,振动以波动的形式向周围传播,这种波称为弹性波或应力波。
应力波传播的基本条件是介质的可变形性和惯性。
对于不可变形的刚体,局部的扰动(力或位移)可立即传播到整个物体的每一部分,不能形成波动。
4应力波反射法的基本假设①假定桩为连续弹性的一维均质杆件;②忽略桩周土体对桩身中应力波传播的影响;③桩在变形时横截面保持为平面,沿截面有均布的轴向应力;④入射波的波长必须足够大,远大于桩的直径,又小于桩的长度。
5在弹性杆上的冲击FdL时间= dt压缩区域横截面积, A弹性模量, E质量密度, r应力, s = F/A波速, c = dL/dt6FF.dx = F dLEAv = d x = F dL = F cdt EA dt E A7v = F cEA波速a = dv = d Fcdt dt EAF = ma= dL Ar aF = dL A r F cdt E Ac2 = ErUS波速实例(SI 单位制)SI8波速实例(SI 单位制)通过以下几个参数计算混凝土的波速: E = 40,000 MPar = 24.5 kN/m3结果:c2 = 40,000 x 1000 x 9.81 / 24.5c2 = 1.602x107 m2/s2c = 4002 m/s ~ 4000 m/s.9力,速度,应力和应变v = d x = F dL = Fcdt EA dt EAF = EAvcF = EAvc= ZvF = s = v EA cE cUSF,v,s,e 实例(SI 单位制) SI10F,v,s,e 实例(SI 单位制)一个H型钢桩,截面极为12,000 mm2,在打桩过程中速度峰值为6.2 m/s 。
编辑炸药在土岩介质中爆炸时,其冲击压力以波动形式向四外传播,这种波统称为应力波。
当应力与应变呈线性关系时,介质中传播的是弹性波;呈非线性关系时,为塑性波和冲击波。
目录1基本介绍2描述分类▪速率无关材料中的应力波▪卸载波▪速率相关材料中的应力波3反射透射▪反射和透射▪反射断裂4研究简史5发展趋势1基本介绍编辑应力和应变扰动的传播形式。
在可变形固体介质中机械扰动表现为质点速度的变化和相应的应力、应变状态的变化。
应力、应变状态的变化以波的方式传播,称为应力波。
通常将扰动区域与未扰动区域的界面称为波阵面,波阵面的传播速度称为波速。
地震波、固体中应力波相关图书的声波和超声波等都是常见的应力波。
应力波的研究同地震、爆炸和高速碰撞等动载荷条件下的各种实际问题密切相关。
在运动参量不随时间变化的静载荷条件下,可以忽略介质微元体的惯性力,但在运动参量随时间发生显著变化的动载荷条件下,介质中各个微元体处于随时间变化着的动态过程中,特别是在爆炸或高速碰撞条件下,载荷可在极短历时(毫秒、微秒甚至纳秒量级)内达到很高数值(1010、1011甚至1012帕量级),应变率高达102~107秒-1量级,因此常需计及介质微元体的惯性力,由此导致对应力波传播的研究。
对于一切具有惯性的可变形介质,当在应力波传过物体所需的时间内外载荷发生显著变化的情况下,介质的运动过程就总是一个应力波传播、反射和相互作用的过程,这个过程的特点主要取决于材料的特性。
应力波研究主要集中在介质的非定常运动、动载荷对介质产生的局部效应和早期效应以及载荷同介质的相互影响(见冲击载荷下材料的力学性能),研究时需要考虑材料在高应变率下的动态力学性能和静态力学性能的差别。
问题的复杂性在于,应力波分析是以已知材料动态力学性能为前提的,而材料动态力学性能的实验研究又往往依赖于应力波的2描述分类编辑应力波波速的描述与参考坐标系的选择有关,若以X表示在物质坐标中波阵面沿其传播方向的位置,t表示时间,则C=dX/dt称为物质波速或内禀波速。