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《轴向冲击载荷作用下直杆弹性动态屈曲的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、,第卷第期实验力学,!∀年月‘二二二二二二二二‘二二二‘二‘甲‘‘‘一一二一一一一轴向冲击载荷作用下直杆弹性动态屈曲的研究魏勇朱兆祥李永池中国科学技术大学提要,,本文利用分又的概念从应力波理论出发把轴向冲击载荷作用下直杆,的弹性动态压曲问题化为特征值问题从而导出直杆动态层曲的临界分又准则同’时,,测到的临本文对一端固支直杆受轴向冲击时的弹性庆曲问题进行了实验研完界,屈曲时间和理论预计位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时的屈
2、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,,关键词冲击载荷动态屈曲应力波引言轴向〔‘一冲击载荷作用下直杆弹性动态屈曲的研究一直为人们所关注但是把屈曲现象和应,,力波在杆中传播过程联系起来进行研究不论在理论方面或实验方面至今都没见到重,,大进展本文简述了考虑杆中应力波传播影响的动态屈曲理论并利用电阻应变片法对不,从而得到了在不同冲击速度下直杆发同长度的一端固定的直杆进行了轴向冲击实验生屈曲的临界时间另外,,对直杆的残余模态也进行了测量得到屈曲波长随杆轴向的分布情况在,,实验中对试件的长度进行了选择使得直杆的临界屈曲时间小于弹性波传遍整个杆同时
3、,对加,的时间载用的子弹长度迸行了限制使得载荷脉冲宽度大于直杆的临界屈曲时间这样,在发生屈曲现象之前杆上既没有固支端反射产生的加载波,也没有加载端由脉冲后缘所,产生的卸载波进入杆中杆上只有从加载端到弹性波阵面之间承受恒应力从而就可,,以用较简单的处理方法进行理论分析计算出直杆临界屈曲时间和临界屈曲模态的理论值以便和实验测试结果相比较实验方法,,,实验装置和测试系统如图所示子弹为一钢杆直径是价长为其飞行在、,速度由光测方法测定试件前端放一很巾长的钢杆以保证试件的轴向冲年月日收到‘,击减小弯曲波对试件屈曲的影响·,,实
4、验采用的试件横截面为矩形。。材料为合金铝一端固定在杆,贴。上适当位置贴上两对应变片片方式如图所示用两台双通道瞬态波形存贮器同时记录屈曲,,试件上两点的应变波形前测点两面的应变值应相同一旦发生屈曲由于弯曲的效,测,应点两面的应变值就有差别根据这原则就可以从记下的波形中得孙右界屈曲时间口口测速光泳超动态应变仅口巳口时间间隔测定器图实验装置和测试系统图理论分析,由一维应力波理论可知实验中的应力波动图案如图所示试件中区承受恒应力其值为‘二一鱼丛兰。。,。月。、。、、,。、。,、,式中姓分别为试件的材料密度
5、弹性波速和横截面积分别为输人、。杆和子弹的材料密度弹性波速和横截面积为子弹的冲击速度“假定传入试件中的弹性波波阵面在到达言截而时叠,这试件的受力段发生突然屈曲段试件的横向微小摄动将由弯曲方程控制十。尸。器令豁,盆二式中为弯曲刚度尸只为抽向压力假定在屈曲瞬,间横向位移可以分离变童’,二图砰沙可得犷‘毛》、〕、·一共乙卫毯卿一舀班万召’·这里,待定常一,满足屈数取负值户是为了使放大因子曲现象的要求而不出现振荡,与此对应,屈曲模态附,解劝将为两个正弦波的迭加即有、、‘‘‘。,
6、,,,,万了。万了气‘夕一‘且一尸‘丫月》一一气二尸‘八一丫。。月丫户月二,义‘戈寿寿、式中吞为波数左兑」、卜胜苦一尸一十一尸一,‘一丑一,尸,当日时问题退化为静态屈曲问题可以证明日》时模态方程的解不能表征屈,一一曲现象因此我们取月而有解模态解必,熹须满足边界条件即在冲击‘上二端和弹性纵波波阵面上的横向位移和斜率都为零‘附,二不夸二,睿‘,
7、言。,二砰夸日产“、一,、。一二砰拿庵寿宫吞睿秃言掩掩套,‘,如果屈曲确实发生了诸模态幅值应不全为零其条件即齐次方程组〔勺系数行列式为零壳〕一睿左言睿吞睿一一左言掩睿乙令李、,由此可定出屈曲模态的波数吞以及诸幅值之间的比值而留有
