【摘 要】
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杆作为工程中最常用的基本元件,应用遍及工程机械、航天航空、汽车、基础设施等领域。其动力屈曲一直受到研究者的青睐,但因研究的材料、方法、角度等不同,所以其研究结果也
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杆作为工程中最常用的基本元件,应用遍及工程机械、航天航空、汽车、基础设施等领域。其动力屈曲一直受到研究者的青睐,但因研究的材料、方法、角度等不同,所以其研究结果也不尽相同。基于此,本文应用有限差分法和计算机模拟对杆的动力屈曲做进一步的研究,具体工作如下:1.简述了国内外关于杆动力屈曲的研究历程、现状,简述了有限差分法的原理和性质。2.用一阶剪切理论,考虑应力波效应,根据Hamilton原理导出含初始缺陷、横向惯性、轴向惯性的弹性杆的动力屈曲控制方程。3.计及轴向惯性和横向惯性,应用有限差分法求解杆的动力屈曲控制方程,得到了杆屈曲的模态、临界载荷和临界时间等值;数值结果表明应力波的传播对屈曲有巨大影响,动力屈曲与临界时间以及轴向冲击速度大小有关,临界时间越长、轴向冲击速度越大,高阶模态更容易被激发,波峰、波谷最大值也在增大;当冲击速度增大到一定值时,半波长趋于稳定。受冲端为夹支较简支更能抵抗屈曲;且弹性杆差分解的结果与解析解的结果基本吻合。4.采用一阶剪切理论,考虑应力波效应,根据Hamilton原理导出应力波反射前复合材料梁动力屈曲的控制方程,计及轴向惯性和横向惯性,应用有限差分法求解,结果表明应力波的传播对屈曲有巨大影响,复合材料杆差分解的结果与解析解的结果基本吻合。随着铺层角度的增大,导致拉伸刚度减小,波峰、波谷最大值增大、最大半波长减小,应力波波速减小。5.用ABAQUS软件对受阶跃载荷和脉冲载荷作用的弹性杆,在两种不同的边界条件下的动力屈曲进行了计算机模拟,讨论了冲击载荷、应力波传播、约束条件等参数对动力屈曲的影响;其模拟结果与解析解结果以及差分解结果基本吻合。6.对不同初始缺陷的弹性杆在阶跃载荷下的动力屈曲进行了计算机模拟,分析了不同初始缺陷、应力波传播对弹性杆动力屈曲的影响。
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