梯形应力脉冲在弹性杆中的传播过程和几何弥散

杨洪升; 李玉龙; 周风华

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梯形应力脉冲在弹性杆中的传播过程和几何弥散

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cqvip:在应力波传播过程中,几何弥散效应往往难以避免.对应力波在弹性杆中传播的几何弥散效应进行解析分析,对于基础波动问题研究以及材料动态力学行为表征等课题,显得至关重要.本文简单说明了弹性杆中考虑横向惯性修正的一维Rayleigh-Love应力波理论,概述了其波动控制方程的变分法推导过程;针对Hopkinson杆实验中常用的梯形应力加载脉冲,建立了相应的偏微分方程初边值问题的求解模型,并运用Laplace变换方法研究了脉冲在杆中传播的几何弥散现象;根据留数定理进行Laplace反变换,给出了杆中不同位置和时刻的应力波的级数形式解析解,分析了计算项数对结果收敛性的影响;将解析计算结果与采用三维有限元数值模拟的计算结果进行对比,两者吻合程度良好,从而证明Rayleigh-Love横向惯性修正理论可以有效地表征典型Hopkinson杆实验中的几何弥散效应.在此基础上围绕梯形加载脉冲的弥散效应进行参数研究,定量描述了传播距离、泊松比、脉冲斜率等参数的影响.本文给出的Rayleigh-Love杆在梯形加载条件下的解析解,揭示了几何弥散效应的本质规律,可以用于实际实验的弥散修正过程.

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来源
《力学学报》 |2019年第6期|1820-1829|共10页
作者
杨洪升; 李玉龙; 周风华;
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作者单位

西北工业大学航空学院航空结构工程系先进结构和材料研究所西安 710072;

宁波大学机械工程与力学学院宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室浙江宁波 315211;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类弹性波;
关键词
弹性杆; 应力波; 横向惯性修正; Rayleigh-Love理论; Laplace变换; 解析解; 几何弥散;

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