柔性桿結(jié)構(gòu)是工程中普遍使用的一類構(gòu)件。柔性桿之間的重復(fù)撞擊問題因?yàn)樽矒羲矐B(tài)響應(yīng)的復(fù)雜性和撞擊與分離過程切換造成的變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合關(guān)系,在理論和數(shù)值研究中一直存在較大困難。本文采用“全連續(xù)體模型”,基于彈性動力學(xué)理論中的瞬態(tài)波函數(shù)法,對四類柔性桿結(jié)構(gòu)的重復(fù)撞擊瞬態(tài)響應(yīng)問題進(jìn)行了理論和數(shù)值研究。本文的主要研究工作包括: (1)應(yīng)用瞬態(tài)波函數(shù)的特征值展開法,推導(dǎo)了四類柔性桿結(jié)構(gòu)重復(fù)撞擊問題的撞擊過程和分離過程的瞬態(tài)響應(yīng),給出了完整的重復(fù)撞擊瞬態(tài)波函數(shù)解,能夠充分考慮撞擊瞬態(tài)波傳播的影響,可以對重復(fù)撞擊瞬態(tài)響應(yīng)作較為精確的分析。 (2)基于柔性桿結(jié)構(gòu)重復(fù)撞擊過程的瞬態(tài)波函數(shù)理論解,采用撞擊接觸過程中的臨時(shí)組合結(jié)構(gòu),以撞擊接觸面上的瞬態(tài)內(nèi)力計(jì)算撞擊力響應(yīng)。并基于我們以前的研究結(jié)論,提出了柔性結(jié)構(gòu)重復(fù)撞擊力響應(yīng)求解的瞬態(tài)波內(nèi)力法,可以成為解決重復(fù)撞擊力計(jì)算問題的合理方法。 (3)通過四種柔性桿重復(fù)撞擊結(jié)構(gòu)和梁與桿重復(fù)撞擊結(jié)構(gòu)的數(shù)值研究表明,瞬態(tài)波內(nèi)力法求解的重復(fù)撞擊力響應(yīng),對時(shí)間步長和截取模態(tài)均具有數(shù)值收斂性。 (4)應(yīng)用瞬態(tài)波函數(shù)的特征值展開法和重復(fù)撞擊力求解的瞬態(tài)波內(nèi)力法,建立了柔性桿結(jié)構(gòu)的重復(fù)撞擊問題的研究方法,首次完成了自由飛行柔性桿對固支桿,強(qiáng)迫運(yùn)動柔性桿對固支桿,考慮阻尼效應(yīng)的強(qiáng)迫運(yùn)動柔性桿對固支桿,以及強(qiáng)迫運(yùn)動柔性桿對變截面固支桿的重復(fù)撞擊問題的理論和數(shù)值求解。 (5)分別采用經(jīng)典特征線法和瞬態(tài)波函數(shù)解析法,研究了自由飛行桿與固支桿的共軸撞擊過程瞬態(tài)波傳播及二次撞擊現(xiàn)象,得到了二次撞擊區(qū)的分布規(guī)律。 (6)對受動載驅(qū)動的柔性桿重復(fù)撞擊固支桿問題進(jìn)行理論研究和數(shù)值計(jì)算,結(jié)果表明本文方法能夠捕捉到歷時(shí)很短,幅值較低的微撞擊沖量的“次撞擊”過程。 (7)考慮阻尼效應(yīng),對受動載驅(qū)動的柔性桿重復(fù)撞擊固支桿問題進(jìn)行理論研究和數(shù)值計(jì)算,探討了阻尼效應(yīng)對系統(tǒng)的短期響應(yīng)和長期響應(yīng)的影響。 (8)對受動載驅(qū)動的柔性桿重復(fù)撞擊變截面固支桿問題進(jìn)行理論研究和數(shù)值計(jì)算,比較了階梯桿不同橫截面比的情況下的初期長期重復(fù)撞擊動力學(xué)響應(yīng)。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TH113
【部分圖文】：

面之密切面之主法線方向)，撞擊接觸面近似看成平面、無摩均勻分布，在所有情況下應(yīng)力都不超過彈性極限，并服從胡克性桿任一點(diǎn)的變形都是微小的線彈性分布的實(shí)體，并滿足連續(xù)橫向慣性故不作考慮，即忽略了桿的橫向收縮或膨脹對動能的的精確解已知，只要波長比桿的橫向尺寸大的多時(shí)，這一近似許忽略的洲。各向同性的均勻彈性體的運(yùn)動是由納維方程來支配的:EV，u+(完+E)vv·u+戶f=戶日，u/份，.Venant桿原理，柔性桿為一維線性彈性體，問題中的位移矢量函數(shù)。u=u(x，t)維空間里，柔性桿結(jié)構(gòu)的位移波可以用一個隨時(shí)間和空間變波函數(shù)寫成u(x，t)。將式(2.2.2)代入納維方程式(2.2.1)中，可控制方程為已2__UU‘關(guān)_1OZui

擊力的求解問題。撞擊力問題的解決，使得對重復(fù)撞擊問題的研究成為可能。3.2柔性體重復(fù)撞擊問題描述考慮一個具有邊界幾的彈性體。2，撞擊具有邊界玩的彈性體。，，如圖3.2.1所示。這是一個混合邊值·初值的彈性動力學(xué)問題，在給定的邊值一初值條件下，確定彈性動力學(xué)狀態(tài)‘=[u，t]。抓r，戶，又，產(chǎn)，。xT+)，。=。 :U02。彈性體動力學(xué)微分方程為召v，u+(又+產(chǎn))vv·u+戶f=戶。，u/a，， (3.2.1)a)邊界條件u(x

3.3.1外力法計(jì)算撞擊力的外力法的主要思想是:在撞擊過程中，分別對參與撞擊的彈性體進(jìn)行受力分析，撞擊產(chǎn)生的未知撞擊力處理為結(jié)構(gòu)承受的外部作用力(如圖3.3.1所示)，分別建立兩柔性體的動力學(xué)方程。根據(jù)撞擊接觸面的位移連續(xù)性條件，建立撞擊體的協(xié)調(diào)方程，形成含有未知載荷項(xiàng)的強(qiáng)非線性方程式(3.3.1)，通過求解方程式(3.3.1)得到撞擊力。ul(x，y，z，t
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2868147