Timoshenko梁三维空间梁结构在冲击载荷作用下的传递响应

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摘要本文主要通过对回传波射矩阵法的学习，掌握其基本原理和计算方法，对梁在冲击载荷作用下的动力响应进行分析讨论。首先对梁进行静力分析，建立静力作用下的回传矩阵，通过回传矩阵求出梁在静力条件下的精确响应结果，并通过两个简单的案例对此方法进行了说明;然后是对基于Timoshenko梁的动力分析,先通过回传波射矩阵法计算了梁的固有频率，然后对其瞬态响应做了一个分析。本文主要应用的软件为Matlab软件，通过此软件，对本文中的静力分析和动力分析进行计算模拟，求得结果。67464

毕业论文关键词回传波射矩阵法静力响应 Timoshenko梁动力分析

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title The transmission response theory of beam structures in three-dimensional under impact loads.

Abstract

The mainly purpose of this paper is to master the basic principle and computation method of the reverberation-ray matrix method. The dynamic response of a Timoshenko beam subjected to impact load was obtained. Firstly, the static response of the beam was analyzed. The exact value of the beam was got by set up back matrix. Two examples were presented to illustrate the validity of this method. Secondly, the eigenvalue of the Timoshenko beam was obtained by Matlab which is also used to get the static respones of the beam. Finally, the transient response of the beam was analyzed.

Keywords reverberation matrix method static analysis Timoshenko beam dynamic analysis

1 引言 1

1.1 国内外现状 1

1.2 冲击载荷作用下的动力响应 1

1.3 回传波射矩阵法概述 2

2 杆系静力分析的回传波射矩阵法 3

2.1 坐标系的设定 4

2.2 节点和杆件截面位移和内力符号 5

2.3 静力的回传波射矩阵法的理论推导 6

2.4 静力算例分析 10

2.5 结论 17

3 应用回传波射矩阵法计算梁的动力响应 18

3.1 Timoshenko 梁理论 18

3.2 应用回传波射矩阵法求解Timoshenko梁的固有频率 20

3.3 单跨Timoshenko梁的瞬态响应求解过程 22

4 Matlab 软件介绍 24

结论 26

致谢 27

参考文献 28

正文

1 引言

1.1 国内外现状

1.2 冲击载荷作用下的动态响应

对于构件的动态响应，大多研究集中于结构的振动分析，并采用模态分析等方法且须考虑较长期的动力反应。多样化的新型材料的出现及对结构设计的要求越来越高，使得结构动力响应的分析越来越重要。对结构的瞬态响应的精确的预测，应借助波动特性来分析。

对于冲击载荷下的响应，国内外学者已做出了大量的研究成果。Hashmi[1]利用电磁加载的方式对框架施加瞬时脉冲，并应用高速摄影机对结构动力响应的变形过程进行记录，初步认识了框架结构在冲击响应下的特征；Birane[2]等应用重物下落的方式实现动力加载，研究了受冲击载荷作用框架结构的动力响应问题，而且考虑撞击块与横梁的脱离和接触，应用有限单元法对此问题进行了数值模拟；Lee和Symonds[3]在1952年分析了一根两端自由的直梁在中点受到一个三角形脉冲作用时的刚塑性动力响应；Parks[4]于1955年研究了一根悬臂直梁在端部受到一个刚性块撞击后的动力响应问题；徐定海，盖金波[5]等人研究了冲击载荷作用下板壳结构的可靠性研究；周青等[6]人应用空气炮加载，对软钢材料的直角刚架实现了初步的研究；借助空气动力枪，杨桂通等[7]对冲击载荷作用下的多种结构形式进行了实验研究。