Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

МК_Справочник_том_1

.pdf
Скачиваний:
160
Добавлен:
08.05.2015
Размер:
6.85 Mб
Скачать

Функцию y(t) представляют в виде суммы y = y1 + y2, ãäå y1 - свободные колеба-

ния, зависящие от начальных условий, y2 - вынужденные колебания от нагрузки Q.

Решение уравнения (5.17) для слабо демпфированной системы (n << w):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t + j0 ) +

1

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ü

 

y = A exp(-nt )sin(w

ν

0ò

Q(x)exp(-n(t - x))sin w

ν

(t - x)dxï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mw ν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

A

2

 

2

+ (ny0

+ v0 )

2

/ w

2

tg j0

= w ν y0

/ (ny0 + v0 ) ;

 

 

 

ï

(5.18)

 

= y0

 

 

ν ;

 

 

 

ý

w

2

= w

2

- n

2

;

w

2

 

= C

/ m

;

C = qí / (K1yq ) .

 

 

 

 

 

ï

 

ν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

þ

 

Для сложных нагрузок Q(t) решение обычно получают численным методом с

учетом возможного перехода на режим свободных колебаний после окончания

действия нагрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вводя безразмерные переменные D ºy/yq , S ºwt, получим безразмерную форму

уравнения движения

((*). = d(*) / dS )

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D .. + 2bD .

+ D = P(S) ,

 

P = q / qí

 

 

 

 

(5.19)

с начальными условиями: при S = 0

D = y

0

/ y

q

, D . = v

0

/ (wy

q

) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь b=n/w=d/p - относительное демпфирование; d - логарифмический декре-

мент колебаний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функция D(S) называется функцией динамичности, а ее максимум - коэффи-

циентом динамичности Kä º Dmax = ymax /yq. C помощью коэффициента Kä динами-

ческий расчет конструкций сводится к статическому на действие эквивалентной

статической нагрузки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qýêâ = Käqí .

 

 

 

 

 

 

 

(5.20)

Зависимость Kä от безразмерных параметров задачи называется ударным спек-

тром смещения. Для упругих систем с одной степенью свободы спектры внутрен-

них усилий (реакций), деформаций и смещений совпадают. Спектры Kä получают

решением (5.19) при варьировании безразмерных параметров, число которых зави-

сит только от типа нагрузки. На рис.5.95.11 приведены спектры для трех основ-

ных типов импульсных нагрузок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KÄ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KÄ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ô = 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

 

 

tê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

2

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωtê

 

 

 

 

2 0

 

 

 

 

1

 

 

0,1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

100

 

 

4

8

12

16

20 ωt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

í

Рис.5.9. Ударный спектр для упругой системы и

 

Рис.5.10. Ударный спектр для

треугольного импульса с вертикальным фронтом

 

упругой системы и нагрузки с

 

 

 

 

 

ïî ðèñ.5.3,à

 

 

 

 

 

 

 

 

фазой дифракции по рис.5.3,â

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ïðè tê → ∞ (Φ= Q(0)/qí)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

271

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

t /t

³ 500

 

K

t /t

³ 500

 

 

 

 

1,6

 

 

 

 

10

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

2010

 

 

 

 

1,2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,6

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

t

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

0

0,2

0,4

0,6

0,8

wt

 

 

1,2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

4

6

8

10

12

 

14

 

 

16

18

wt

 

Рис.5.11. Ударный спектр для упругой системы и треугольного импульса с линейным наростанием нагрузки по рис.5.3,á

 

 

 

 

 

 

(штриховые линии огибающие для значений

tê /tí = 2 è 500)

 

 

 

 

272

При коротких взрывных нагрузках (ωτý < 0,25) их форма слабо влияет на эффект воздействия, эквивалентная статическая нагрузка определяется по формуле (tê = τý)

qýêâ = Iωξ,

(5.21)

τý

I = ò q(t)dt , ξ = sin(ωτý / 2) / (ωτý / 2) 1

0

и с некоторым запасом можно принять ξ = 1, что соответствует мгновенному импульсу.

Нагрузку по рис.5.3,â иногда можно представить начальным мгновенным импульсом I и следующей за ним нагрузкой треугольной формы P = q/qí = 1 S/Sê (Sê = ωtê). Соответствующий ударный спектр приведен на рис.5.12, где кроме коэффициентов Êä даны зависимости времени достижения максимума смещения

Sm = ωtm от параметров Sê è D0. = ωI /qí .

При упругом расчете конструкций как систем с конечным числом степеней свободы широко используют метод Фурье, реализуемый численными методами. Для динамического расчета, сложных плоских и пространственных стержневых систем, работающих в упругой стадии, используют различные программные комплексы для ЭВМ. Для статического и динамического расчета металлоконструкций может быть рекомендована программа РАСК ЦНИИПСК, позволяющая вести расчет систем произвольной конфигурации, содержащих до нескольких тысяч элементов.

В ЦНИИПСК разработан программный комплекс SHOCK [7] для динамиче- ского упругого расчета металлоконструкций каркасов промышленных зданий и сооружений на действие взрывных, сейсмических и вибрационных нагрузок. Объект схематизируют плоской стержневой системой произвольной формы с большим числом узлов на пересечении стержней, где сосредоточена инерция системы.

Стержни удлиняются, а также деформируются по статической форме изгиба от линейных и угловых перемещений своих концов (узловых масс). Соотношения между внутренними усилиями в стержнях и деформациями приняты по методу перемещений строительной механики. Линейные и угловые смещения узлов определяются решением дифференциальных уравнений движения узлов с учетом их инерции вращения методом РунгеКутта четвертого порядка.

Статические начальные усилия и деформации от собственного веса вычисляются решением нелинейных уравнений движения (с обнуленными ускорениями) методом итераций. В результате расчета выдаются параметры движения, деформации и усилия в конструкции во времени, экстремумы этих функций, а также целевых функций, соответствующих эквивалентным напряжениям.

Уравнение (5.16) может быть записано с коэффициентами, представляющими приведенные параметры:

m

y.. + K

y P

(5.22)

ïð

ïð

ïð

 

l

 

l

 

mïð = ò mx X 2(x)dx , Kïð = ò EI x [X ′′(x)]2dx ,

 

0

 

0

 

l

Pïð(t) = ò Px (t)X (x)dx ,

0

ãäå mïð , Kïð , Pïð - приведенные масса, жесткость и нагрузка; mx - погонная масса; Px ó нагрузка, изменяющаяся со временем; EIx - изгибная жесткость; X(x) - упругая линия от статического действия нагрузки Px . Формула для приведенного импульса Iïð аналогична формуле для Pïð .

273

à)

Dm

 

 

 

 

 

 

 

 

Dm>0,

 

D0>0,

D0×qí>0

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

10

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

3,52,5 s =2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

0,2

0,3

0,5

 

1

 

2

3

4

5

10

 

20

30

D0

á)

Dm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D0×qí>0

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,3

 

 

 

sê=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

0,2

0,3

0,5

1

 

 

2

3

4 5

 

10

20

30

D0

 

 

â)

Dm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

B

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

sê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,5

2,52

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sê=2

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,3

 

qí

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

4

 

3

 

 

 

2

 

 

1

 

0

 

 

 

Рис.5.12. Ударный спектр и время Sm = ωtm максимума деформации для упругой системы и нагрузки по рис.5.3,à в комбинации с мгновенным импульсом

274

Для однопролетных балок с равномерным распределением параметров по пролету приведенные величины имеют значения: при шарнирном опирании

концов

m

= 0,5m l,

K

ïð

= 49EI /l3, P

ïð

= 0,64P l; при защемленных концах

 

ïð

 

 

õ

 

 

x

 

õ

m = 0,406m l, K

ïð

= 246EI /l3, P

ïð

= 0,53P l. При действии локальных (точечных) на-

ïð

õ

 

 

 

x

 

õ

 

 

грузок P0 принимают Pïð = P0 .

Для конструкций из высокопрочных сталей может быть учтена физическая нелинейность материала. В этом случае в уравнение (5.22) вместо линейного

сопротивления K y можно ввести нелинейность

âèäà R(y) = K yn . Äëÿ

ïð

ïð

продолжительных ударноволновых нагрузок, моделируемых скачком давления Ð(t) = const, пренебрегая вязким демпфированием, имеем

y

max

=

én + 1 P (t )ù1n , R(y

m

) = (n + 1)P (t )

 

 

ê

 

ïð

ú

 

 

 

 

ïð

 

 

 

ê K

ïð

 

 

ú

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

 

 

 

û

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

én + 1

I ïp2 ù

1(n+1)

а для мгновенного импульса I

:

y

max

ê

 

 

 

ú

.

 

 

 

 

 

 

 

ïð

 

 

ê K ïp

2mïp ú

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

 

 

û

 

5.3.2. Исчерпание упругого ресурса конструкций при интенсивных нагрузках.

Исчерпание упругого ресурса элементов динамически нагруженных конструкций (появление пластических деформаций) лимитирует их несущую способность. Соотношения, приведенные в п.5.2.2, можно использовать для фиксации перехода к пластической стадии работы металлоконструкций из сталей, чувствительных к скорости деформации. Для упругоработающей конструкции как приведенной

системы с одной степенью свободы запишем соотношение (S º wt)

 

D = y(S ) / yq = sij (S) / sijq ,

(5.23)

ãäå sij - тензор динамических напряжений в опасной точке; sijq - тензор статиче- ских напряжений в этой точке от нагрузки qí.

Если допустить, что исчерпание упругости контролируется одним из компонентов sij , то (5.4) с учетом (5.23) запишется в безразмерной форме

S

 

(

 

 

 

³ h0 ) .

 

ò1 Dα (S )dS = h , h = wt h0α , h0 = sò /

 

sijq

 

 

D(S1)

 

(5.24)

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае сложного напряженного состояния и при использовании условия текучести Мизеса функция D(S) будет иметь смысл интенсивности напряжений в опасной точке, а sijq - интенсивности напряжений в опасной точке от статической нагрузки qí .

Таким образом, для конструкций как систем с одной степенью свободы исчерпание упругости определяет совместное решение двух уравнений (5.19) и (5.24), содержащих инварианты h, a, h0 и параметры, характеризующие тип нагрузки, причем функция D(S) не зависит от h0 ïðè ½D(S1)½ ³ h0 . Отношение динамиче- ского предела текучести sd s(S1) к статическому sò для простого напряженного состояния (например для условий работы полок двутавровых балок) определяется по формуле

s(S

)

 

D

 

æ wt

ö

1α

 

 

 

s(S

1

)

 

 

 

1

 

=

1

= D

ç

 

÷

³ 1 ,

D º D(S

) =

 

 

 

.

(5.25)

s

 

 

h

 

s

 

 

 

ò

 

 

1

è

h ø

 

1

1

 

q

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

275

à)

S1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Íà

ðèñ.5.13

приведены

графики

 

 

 

P

 

 

 

 

 

зависимостей

 

S1

îò

 

безразмерных

 

 

 

1

 

 

 

a = 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

параметров

h è Sê

= wtê для нагрузки

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ïî ðèñ.5.3,à и мгновенного импульса.

 

 

 

 

 

Sê

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

Значения D1 для нагрузки (рис.5.3,à)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1=Sm

5

 

 

 

можно вычислить по формуле

 

 

 

 

 

 

 

Sê ³ 100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sê=1

 

 

 

 

D

= 1 -

S

 

- cos S

 

 

+

 

1

sin S

 

 

1,25

 

 

 

 

 

10

 

 

1

ê

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

Sê

 

 

 

 

Sê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0 < S £ Sê),

 

 

 

 

 

 

 

-15

 

-10

 

-5

0

lg h

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

à

 

äëÿ

 

мгновенного

 

 

импульса

á)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D1 = sinS1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1

 

1 P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a = 17

 

 

Для нагрузок по рис.5.3,á,â

 

çàâè-

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

симости D1 (h, Sí, F) приведены на

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

ðèñ.5.14 (Sí = wtí).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

ê

 

 

 

 

 

При сравнительно низкой интен-

 

 

 

 

S1=Sm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

Sê ³ 50

сивности нагрузки конструкция мо-

 

 

 

 

Sê=1

2

 

æåò

сохранить упругость вплоть до

 

1,25

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

максимальных

 

значений

прогибов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D =D

m

(D =D(S ),

D

. (S

m

) = 0) .

Ïðè

 

 

-15

 

-10

 

-5

0

lg h

5

 

 

 

m

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

некоторой

интенсивности

нагрузки

â)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1

 

 

 

 

 

 

 

 

возможно совпадение времен Sm = S1,

 

 

 

1 P

 

 

 

a = 9

 

т.е. исчерпание упругости в опасной

 

 

 

S

 

 

 

точке

произойдет

ïðè

 

максимуме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прогиба. Такое поведение конструк-

 

 

 

 

 

Sê

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

S1=Sm

 

 

 

öèè

является

 

желательным, если в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sê ³ 50

ней пластические деформации недо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sê=1

2

 

10

 

пустимы (в связи c появлением при

 

1,25

 

 

5

 

 

S = S1

çîí

перегрузки,

 

â

которых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

½s½ > sò , незначительное накопление

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

пластической

 

деформации

произой-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дет в процессе разгрузки с динамиче-

 

 

-15

 

-10

 

-5

0

lg h

5

 

 

 

 

ского предела текучести).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ã)

S1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условию

 

оптимальности

S1 = Sm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для каждого типа нагрузки соответст-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p / 2

 

 

 

 

 

вует зависимость h(a). Для ступенча-

 

 

 

 

 

 

 

 

òîé

 

нагрузки

P(t) = const

(S1 = p,

 

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D1 = Dm = 2, G - гамма-функция)

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h =

p2α G

æ

 

1ö

 

/ G(a + 1)

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ça +

÷

 

 

 

α = 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

21

 

 

 

 

 

 

 

è s(S1)/sò можно получить из (5.25),

 

17

 

 

 

 

 

 

 

подставив значения h, h0 è D1=2.

 

 

15

 

 

 

D1

= sin S1

 

 

 

13

 

 

 

 

 

Оптимальное соотношение между

 

0

9

 

 

 

 

 

 

h

è

a

äëÿ

мгновенного

импульса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-10

 

-8

-6

-4

-2 lg h

0

 

 

(S1

= p/2, D1

= Dm = 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5.13. Зависимости S1(h, Sê) для балок под

 

 

 

1

 

æ

1

 

 

 

æ 1

 

 

ö

действием

треугольной

нагрузки

(à Š â)

è

 

h =

 

a +

 

 

a +

 

 

 

 

мгновенного импульса (ã)

 

 

 

2

pGç

2

÷

 

/ Gç

1÷ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

 

è 2

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

276

На рис.5.15 показаны функции h(a), K(a) для минимального динамического предела текучести sdm металла в конструкциях, при- чем для ступенчатой нагрузки и мгновенного импульса соответственно

K(1) = (sdm sò ) / (wt* )1/α = 2h1/α ,K(2) = h1/α .

Зависимость напряжений sdm от параметров a и wt приведена на рис.5.16.

Одновременное исчерпание упругости в нескольких, например в двух, опасных точ- ках конструкции (S1 = S2 £ Sm ) возможно при h1 = h2 £ h , a1 = a2 , где h соответствует

S1 = Sm . Åñëè h1 ¹ h2 èëè a1 a2 , то исчерпание упругости будет неодновременным и,

например, при a1 = a2 произойдет в опасной точке, для которой значение h будет меньшим.

5.3.3. Упругопластический расчет конструкций. Впервые динамический расчет конструкций с учетом пластических деформаций применен в 1943 г. А.А.Гвоздевым (жесткопластический метод) и в 1947 г. И.М.Рабиновичем (упругопластический метод). В этих работах использована диаграмма Прандтля, связывающая сопротивление системы с перемещением. Идеальная упругопластическая диаграмма Прандтля основана на соответствующей экспериментальной статической зависимости se для конструкционных сталей с явно выраженной площадкой текучести. Однако динамические диаграммы таких сталей чувствительны к скорости деформации и указанные методы нуждались в корректировке.

Полную несущую способность и запасы прочности динамически нагруженных конструкций устанавливают методами, в которых учитывают увеличение упругого ресурса и повышенное сопротивление неупругих деформаций в связи с влиянием временнь×х (скоростных) эффектов на механические характеристики конструкционных сталей.

В работах [8, 9] предложен принципиально новый подход и метод расчета балоч- ных конструкций из сталей и железобетона с учетом временнь×х эффектов. Формулировка метода учитывает развитие зон перегрузки (сверх sò), пластичности и упрочнения, обусловленных запаздыванием дина-

Рис.5.14. Зависимость D1(η, Sí , Φ) для балок под действием нагрузок по

ðèñ.5.3,â. В интервале 0 < S < Sí = ωtí нагрузка при Φ = 0 нарастает, а при Φ = 2

убывает, а затем остается постоянной

Рис.5.15. Зависимости η(α) è Ê(α) для минимального динамического предела текучести в конструкциях, нагруженных ступенчатой нагрузкой (1) и мгновенным импульсом (2). При значениях η, больших, чем дает график, конструкция

работает упруго

277

Рис.5.16. Зависимость минимального

динамического предела текучести в

конструкциях от ωt* è α

1 ступенчатая нагрузка, 2 мгновенный

импульс

мической текучести стали, а также достаточно реальные реологические соотношения, учитывающие нелинейную зависимость напряжений от скорости пластиче- ской деформации. Учет временнь×х эффектов существенно усложняет расчет конструкций и ориентирован на применение ЭВМ [10, 16, 25, 29].

В инженерных приложениях используют некоторые упрощения указанного подхода. Одно из таких упрощений состоит в использовании динамической диаграммы Прандтля, отличающейся от аналогичной статической диаграммы se тем, что напряжения за пределом упругости принимаются соответствующими динамическому пределу текучести. Для сталей с выраженным зубом текучести используют диаграмму se с законом Гука до динамического предела текучести и постоянным уровнем напряжения, находящимся в пределах между значениями sò è sd .

В рамках такого подхода решают уравнение движения нелинейного осциллятора

 

K mi D

××

$

×

,

 

 

= P - R - mD

$

 

 

 

××

- Sz )

P

= P(S - S p ) + K mi Dz (S

с начальными условиями при S = 0 D = 0 , D .

= D0. , ãäå Kmi - переменный коэф-

фициент приведения, нагрузки-массы; P = q / qí

- безразмерная нагрузка; R = r / rq -

безразмерное сопротивление системы; rq = K1yq , S = wt (w2 = K1 m1); K1, m1 - ïðè-

веденные жесткость и масса упругой системы; m - коэффициент демпфирования;

$

- суммарная нагрузка;

..

= d

2

Dz / dS

2

- кинематическое возмущение (безраз-

P

Dz

 

 

мерное ускорение вибрации или сейсмики опорных точек конструкции); Sp , Sz - безразмерное время начала действия нагрузки и ускорения.

Приведение различных конструкций к системе с одной степенью свободы на различных (i-тых) стадиях работы производится, например, методом БубноваГалеркина с учетом форм движения, соответствующих упругой линии и схемам образования «пластических шарниров». Так, принимают, что при переходе однопролетной шарнирно опертой балки из упругой стадии работы в пластическую, упругая линия X(x) переходит в схему Y(x) двух линейных элементов, соединенных в середине пролета пластическим шарниром, в котором действует предельный пластический момент. При этом требование сохранения кинетической энергии приводит к скачку скорости приведенной системы

 

 

 

 

.

 

æ l

 

 

l

 

ö

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

=

D (+S1)

X 2

(x)dx /

Y2

 

v1

= ç

ò

ò

(x)dx÷

 

= 1,23 .

 

 

 

.

(-S1)

ç

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

D

 

è

0

 

 

0

 

ø

 

 

278

Для этой балки K

= 1, K

= 0,8468, h = s /s = 8s W/(q l2), w2

= 97,54EI/(ml4),

m1

m2

0

ò

q

ò

í

 

m - погонная масса, W - момент сопротивления сечения.

 

 

Однопролетная балка, защемленная по концам, при интенсивной нагрузке может работать в трех стадиях: упругой, упругоплаcтической (пластические шарниры у опор) и пластической (пластический шарнир в пролете). Отношения скоростей

приведенной системы при переходе на вторую

стадию

Kv1 = 0,898,

а на третью

K

v2

= 1,23; K

m1

= 1,

K

m2

= 1,033, K

m3

= 0,875,

h

= s /s ,

h =12s W/(q l2),

 

 

 

 

 

 

 

0i

ò

qi

01

ò

í

h

 

= 2h , w2 = 504EI/(ml4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

02

01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопротивление системы (c односторонней текучестью) аппроксимируют трех-

звенной диаграммой с ветвью разгрузки Rp = D - D* + R*, параллельной

первому

звену,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ìD

 

 

 

 

(0 £ D < D )

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

R =

 

 

- C2)D1

 

 

(D1 £ D < D2)

 

 

 

 

 

 

 

íC2D + (1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

- C2)D1 + (C2 - C3)D2

(D ³ D2) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

ïC3D + (1

 

 

 

 

 

 

 

 

î

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå Di - переходные значения безразмерного перемещения; R*, D*

сопротивле-

ние и перемещение в момент перехода к разгрузке; Ci - угловые коэффициенты, определяемые через размерные жесткости деформируемой системы Ci = Ki /K1 (i =1, 2, 3, C1 =1).

Переход с одной стадии на другую осуществляется с помощью соотношений

D1 = D(S1), D2 = D(S2) :

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

(R(S1) > h01)

 

 

 

 

 

 

ò1 D(S ) αds = h1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

(N2(S2) > h02 )

 

 

 

 

 

 

ò2

N2(S) αds = h2 - h1

 

 

 

 

 

 

 

 

S1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N2(S) = (1 - B2)D1 + B2D(S),

B2 = b2 / b1 ,

b1 = sq / yq ,

 

 

 

 

 

h = hα wt

 

,

h

= s

ò

/ s

q1

,

 

 

 

 

 

 

 

 

i

0i

 

0i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå bi - модули перехода от эквивалентных напряжений в опасных точках к проги-

бу, индекс i у параметров Si , Ki , Kvi , Di соответствует концу i-й стадии,

qi - ýêâè-

валентное

напряжение в опасной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точке для i-й стадии.

 

 

 

KÄ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подробное

описание

методов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

получения параметров приведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

различных конструкций дано в [4].

 

3,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На основании выписанных выше

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соотношений на ЭВМ проведены

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расчеты по определению ударных

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спектров

Kä

упругопластических

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

балок. При использовании графи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

êîâ Kä íà

ðèñ.5.17-5.20

значения

 

1,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D1 для соответствующих нагрузок

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и параметров a, h берутся из гра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

фиков, приведенных на

ðèñ.5.13,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sê

 

 

5.14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0,5

 

 

1

1,5

2

lg Sê

На рис.5.21 приведены графики

 

 

 

 

 

Ðèñ.5.17.

Ударные

спектры

шарнирно

опертых

коэффициента

динамичности

äëÿ

упругопластических балок Ê (D

, S ) для нагрузки

упругопластических систем с зубом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ä

1

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ð = 1 S /Sê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

279

KÄ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ô>0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ô

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

Ô=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

=

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

tí

 

 

 

tê

 

 

 

 

 

 

 

5

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,7

1,

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωtê=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KÄ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

5

 

 

6

 

 

 

 

,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

1

 

 

 

 

3

 

1

 

,

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

,

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ô

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,9

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,9

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωtê=50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ô=0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

Sí=ωtí

 

Ðèñ.5.18.

Ударные

спектры

шарнирно

опертых упругопластических балок ÊÄ(D1,

Sí,

Φ) ïðè

äâóõ

 

 

значениях

Sê

= ωtê

è

 

 

 

 

 

 

Φ = Ð(0)/Ðí

 

 

 

 

 

 

 

 

При действии мгновенного импульса массой mïð прогиб

текучести. Поскольку Kä явно не зависит от h0 , полагается, что: P ³ h0. Штриховые линии на рисунке соответствуют числу упругих прогибов Zm, по которому можно нормировать предельные состояния металлоконструкций. Более полные данные по расчету упругопластических конструкций с учетом временнь×х эффектов на действие различных динамических нагрузок обобщены в монографии [4, 16].

Приведем формулы для аналитиче- ского расчета конструкций как систем с одной степенью свободы с динамической диаграммой сопротивления Прандтля на действие продолжительной ударноволновой нагрузки Pïð(t) = const и мгновенного импульса Iïð. В формулах учитываются начальные деформации от собственного веса и других статических нагрузок.

Åñëè

на конструкцию, нагруженную

статической силой Pñò , подействует про-

должительная

динамическая

нагрузка

Pïð , òî

ïðè

Pñò+Pïð < Kïðf

< Pñò+2Pïð

конструкция получит конечные упругопластические деформации с максимумом прогиба

 

 

f 2

- y2

- 2y

y

 

ym

=

 

cò 1

 

cò 1 cò 2

,

2( f - ycò 1 - ycò 2)

 

 

 

ãäå yñò1, yñò2 - статические перемещения, соответствующие нагрузкам Pñò , Pïð

(yñò1 = Pñò /Kïð , yñò2 = Pïð/Kïð); f - упругий

прогиб на динамическом пределе текуче- сти; Êïð - приведенная жесткость системы.

Iïð > wmf на конструкцию с приведенной

 

 

 

 

ym =

f

+ y

ñò1

 

+

 

I ïð2

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2mïðK ïð( f

- yñò1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если по конструкции, нагруженной статической силой Pñò , произведен удар

падающим грузом массой m1

со скоростью v0 , òî ïðè ym > f, Pñò+m1g < fK1 конст-

рукция получит конечный упругопластический прогиб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K ¢ - (0,5P

+ m g)P

K

ïp

+ 0,5 f 2K

ïp

 

 

m v

2

é

m

ïp

(1 - e2

 

 

=

ñò

1

 

 

 

 

 

K ¢ =

 

ê1 -

 

 

 

y

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

1 0

 

 

 

ú ,

 

fK ïp - P

- m1g

 

 

 

 

 

2

 

mïp + m1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ê

ú

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

 

 

 

û

ãäå e - коэффициент восстановления при ударе, равный отношению высоты h отскока к высоте свободного падения h0: e = hh0, h0 =v02 (2g ).

При абсолютно неупругом ударе e = 0, при абсолютно упругом e = 1.

280

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]