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力学
金属梁在预应力下的冲击响应
工程结构在使用过程中,大部分构件处于预应力状态。为了理清预应力对金属梁在冲击载荷作用下响应的影响机理,对不同轴向预应力条件和不同冲击强度下金属梁的塑性变形规律进行了研究。通过自主设计的预应力加载装置和落锤试验机,实现对金属梁的预应力控制和冲击加载;借助商用软件建立数值模型,对相关工况进行模拟。数值模拟结果与试验结果有较好的一致性。通过对梁的剩余挠度进行对比发现,压预应力状态下的梁受冲击载荷作用所产生的中点剩余挠度会比无预应力时更大;而拉预应力状态下的梁,挠度的变化量与预应力之间没有较一致的规律。从能量角度进行分析发现,梁的塑性变形能来自外加动能和初始内能,外加动能的能量比越高,梁的能量吸收率就越高,且在低能量比时,压预应力下的能量吸收率相对较高,拉预应力下的相对较低;高能量比时,预应力对能量吸收率几乎无影响。压预应力下,梁的极限弯矩增大,长度缩小,增大了的塑性变形能分布在长度缩小了的梁内,必然会导致更大的剩余挠度;拉预应力下,梁的极限弯矩减小,长度增大,增大了的塑性变形能分布在长度增大了的梁内,剩余挠度则没有显而易见的规律。这在一定程度上解释了预应力对冲击载荷作用下金属梁变形的影响机理。
领 域:
力学
关键词:
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爆炸与冲击
2021年03期
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