应力波作用下弹性直杆动力分叉屈曲研究.pdf

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1、振动与冲击第33卷第6期JOURNALOFVIBRAT10NANDSHOCK应力波作用下弹性直杆动力分叉屈曲研究毛柳伟，王安稳，邓磊，韩大伟(海军工程大学理学院，武汉430033)摘要：对弹性直杆在应力波作用下动力分又屈曲进行分析与探讨，提出求解应力波作用下直杆动力屈曲数值方法。该方法统一双特征参数法与最优模态法思想，可用于解决时变动载荷作用下屈曲问题，且对阶跃载荷及时变动载荷引起的应力波作用下屈曲问题具有统一屈曲判别形式，与实验数据对比表明该方法准确、可行。关键词：动力屈曲；应力波；弹性直杆；双特征参数法；最优模态中图分类号：0343文献标识码：ADOI：10

2、．13465／j．enki．jVS．2014．06．032DynamicbifurcationbucklingofelasticrodsunderstresswaveMAOLiu—wei，WANGAn—wen，DENGLei，HANDa—wei(Collegeofscience，NavalUniviverityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Thedynamicbifurcationbucklingofanelasticstraightrodunderstresswavewasstudied．Anumerical

3、method，whichunifiestheideasoftwin—characteristic—parametersmethodandmethodofpreferredmode，wasproposed．Themethodcanbeusedtosolvethebucklingofrodundertime—varyingload，withaunifiedbucklingdiscriminatingformfordynamicbucklingunderstresswavecausedbybothsteploadandtime—varyingload．Thecalcu

4、lationresultspredictedbythismethodareingoodagreementwiththeexperimentalresults．Keywords：dynamicbuckling；stresswave；elasticcolumn；twin—characteristic-parametersolution；thepreferedmode直杆在轴向冲击下的动力屈曲问题已有大量研瞬间，杆并未横向惯性效应。文献[11]在受刚性质量究。大多采用放大函数法⋯寻求任意初始缺陷发展最块轴向撞击杆动力屈曲分析中屈曲判断准则与文献快时对应的屈曲模态，亦称

5、最优模态。经典的放大函[1O]相同，忽略了分叉瞬间杆的横向惯性效应，但在阶数法要求结构具有某种初始缺陷，且假定屈曲发生时跃载荷作用下杆的动力屈曲中却记入横向惯性影响。杆中各截面处于均匀的轴向受力状态，对高速冲击的文献[12]据能量率守恒原理获得波前附加约束条件，杆局部动力屈曲该方法不再适用。直杆在高速冲击载用双特征参数法求解压应力波作用下直杆动力屈曲问荷作用实验表明，屈曲一般发生在结构的局部，该题，指出考虑惯性效应所得临界应力值是忽略惯性效现象的解释需考虑应力波效应。文献[6]认为压应力应计算值的2．5倍。文献[13]在对应力波作用下直杆波作用的结构屈曲伴会随应

6、力波在结构中传播或反射的动力屈曲研究中用临界屈曲时间作为动力屈曲指波与入射波叠加发生。文献[7—8]认为考虑应力波效标，认为动力屈曲中临界屈曲时刻的角色与静力失稳应时结构屈曲与应力波传播会耦合。文献[9]对直杆中临界失稳载荷相当。文献[14]对考虑应力波的直杆动力屈曲研究认为直杆横向位移出现振荡解向发散解分叉屈曲的研究，计算中仅考虑阶跃载荷。的转变标志着屈曲开始，而在屈曲模态选取中却采用动态加载包括阶跃载荷与时变动载荷，两种载荷随时间放大最快的模态，该模态显然非文中的屈曲开作用下直杆动力屈曲尚无统一判别形式。本文分析表始时刻模态。文献[1O]将直杆横向位移出现振

7、荡解向明屈曲模态中放大最快模态对应的位移同时能满足屈发散解转变时刻记为临界屈曲时刻，认为在分叉的一曲控制方程及附加约束条件¨，可统一双特征参数法与最优模态法思想，并建立直杆动力屈曲求解的数值方法。该方法可用于时变动载荷作用并考虑应力波效基金项目：国家自然科学基金资助项目(11172330)；海军工程大学博士创新基金资助项目应直杆动力屈曲研究，且对阶跃载荷及时变动载荷引收稿日期：2012—10一l9修改稿收到日期：2013—05-03起应力波作用的屈曲问题具有统一屈曲判别形式。通第一作者毛柳伟男，博士生，1985年4月生过对实验计算对比说明，该方法准确可靠。第6期

8、毛柳伟等：应力波作用下弹