应力波前假定对轴心压杆冲击分岔屈曲影响研究.pdfVIP

设计分析计算篇 应力波前假定对轴心压杆冲击分岔屈曲影响研究 钟炜辉1，雷蕾2，郝际平1 (1．西安建筑科技大学土木工程学院西安710055； 2．中国电力工程顾问集团西北电力设计院西安710075) 摘要：应力波传播对轴心压杆的冲击屈曲有显著影响，目前相关研究大多未考虑应力波在杆件远端的反射，且认为应力 波波阵面处为固定约束，该做法忽略了杆件无应力段及远端边界条件对杆件冲击屈曲的影响。对阶跃荷载作用下不同 边界条件轴心压杆的动力分岔屈曲进行分析，以更为合理的波前连续条件代替波前固定对问题进行求解，得出轴心压杆 弹性及弹塑性冲击分岔屈曲计算结果。 关键词：轴心压杆冲击分岔屈曲应力波波前固定波前连续 实验中的屈曲局部性现象比较吻合，但显然忽略 1引言 了杆件无应力段及远端边界条件对杆件冲击屈 早期对轴心压杆冲击屈曲的研究方法大多 曲的影响，从理论上看并不严密。 以放大函数法n1为主，即假设构件具有某种形式 本文就阶跃荷载作用下不同边界条件(两端 的初始缺陷，分析该缺陷在冲击荷载作用下被激 简支、两端固定、冲击端简支远端固定、冲击端固 发的行为，对该方面研究最早可以追溯到20世 定远端简支)轴心压杆的动力分岔屈曲进行分 析，以更为合理的波前连续条件(应力波波阵面 纪30年代Koningt21与Taub例等的有关工作。这 类方法将屈曲问题简单的等效成一个刚度或动 处两边杆段是连续的)来代替较为常用的波前固 力响应问题，虽然能给出屈曲模态，但在选取初 定对问题进行求解，得到了有别于波前固定的计 始缺陷的形式和大小上有较大主观性，且通常不 算结果，获得了一些有价值的结论。本文未考虑 能给出临界状态的准确定义，在一定程度上掩盖 应力波在杆件远端反射的情况。 了屈曲问题的本质，因此自上个世纪60年代以 2控制方程的建立和求解 来，国外学者开始讨论应力波传播对冲击屈曲的 影响H’5，。而国内关于应力波对动力屈曲影响的 』 研究处于国际领先水平，最早是朱兆祥等在上世 P 纪80年代所进行的有关工作陋，】，并通过实验研 究揭示了动力屈曲过程中的应力波效应。其后， 关于此方面研究具有代表性的工作是韩强、张善 (b) 元等…伽就直杆动力分岔屈曲进行的理论与实验 图1阶跃荷载作用下的轴心压杆 研究，王安稳…21建立的直杆弹、塑性动力屈曲能 量准则并提出了特征参数方法等。 阶跃荷载作用下考虑应力波的轴心压杆(如 目前，关于应力波对轴心压杆冲击屈曲的影 图l所示)动力屈曲控制方程(组)可以表示为： 响大多未考虑应力波在杆件远端(非冲击端)的 反射，且在应力波从冲击端向远端传播的过程 中，均认为应力波波阵面处为固定约束(波前固 第一作者简介：钟炜辉(1980．1)，男，博士，讲师， 定)，即应力波尚未波及的区域在杆件屈曲发生 时没有发生运动。该做法虽然与直杆冲击屈曲 net。 268 2010全国钢结构学术年会论文集[20LO·10]