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核科学与工程2025年第02期:悬臂梁在承受支座冲击载荷作用下的刚塑性动力响应分析

来源:期刊VIP网 时间:


作者:袁锋;

单位:中国核动力研究设计院核反应堆技术全国重点实验室;

摘要:结构在冲击载荷作用下,一般会进入屈服状态,载荷会重新分布,导致结构在塑性下的响应与弹性下的响应两者差异很大,因此有必要进行塑性动力响应的分析。与结构自身承受冲击载荷不同,结构在支座承受冲击载荷的情况,有其特殊之处。本文选取悬臂梁结构作为研究对象,将材料假设为理想刚塑性材料,在支座承受的加速度冲击载荷下,根据达朗贝尔原理,建立刚体的动力学方程,再根据支座的加速度时程,对动力学方程进行求解和数值积分,最终计算出了结构动力响应的理论解,包括支座反力时程,悬臂梁转角的角位移、角速度和角加速度时程,支座反力做功和结构内能时程。该理论解也得到了有限元计算结果的验证。相比有限元解,理论解能更好地呈现冲击载荷下动力响应的基本规律。类似于塑性应变,本文提出了累积转角的指标用来衡量结构的塑性变形,研究了悬臂梁的长度和(管道)的壁厚对累积转角的影响。研究结果表明,累积转角对悬臂梁的长度较敏感,对悬臂梁(管道)的壁厚不敏感。

关键词:冲击载荷;;刚塑性;;动力响应