[发明专利]一种基于滑移变形的被动柔性防护网系统工作状态评价方法

说明书

本发明提供了一种基于滑移变形的被动柔性防护网系统工作状态评价方法，本发明认为支撑结构变形产生的冲击变形量Δ₁、支撑绳(3)滑移变形量Δ_2s和网片(2)冲顶变形量Δ_3n是基于滑移变形的被动柔性防护网系统大变形的主要控制因素，包括以下步骤：(1)计算支撑结构变形量Δ₁；(2)计算支撑绳(3)滑移变形量Δ_2s；(3)计算网片(2)冲顶变形量Δ_3n；(4)将所述变形量进行线性叠加，得到被动柔性防护网系统冲击变形s。本发明建立了一种高效的被动柔性防护网系统冲击变形计算方法，为系统快速选型和设计提供了依据。

技术领域

本发明涉及一种被动柔性防护网系统的变形计算方法，具体涉及一种基于滑移变形的被动柔性防护网系统工作状态评价方法。

背景技术

高性能被动柔性防护网系统常由环形网片(2)、支撑结构和消能器(5)构成，是一种利用大变形提供结构缓冲耗能的地灾防护系统。当落石崩岩与柔性防护网系统发生接触冲击时，先由环形网片(2)将冲击作用传递至支撑绳(3)，再由支撑绳(3)通过牵引作用将冲击力传递至消能器(5)，使消能器(5)启动产生拉伸变形，从而形成消能缓冲并实现拦截防护，整个过程伴随着大变形、大滑移、接触分离、材料损伤等高度非线性力学行为。从物理学观点来看，这是一个功能转换过程，功能转换方程如下：

E_total＝αF_maxs_max

其中，F为系统遭受的冲击力，s为系统的冲击变形，m为落石质量，v为落石冲击速度，E_g为落石与网片(2)接触后的重力做功，根据坡形条件与冲击方向确定，E_total为落石总能量，α为根据试验统计获得的经验系数，约为0.3-0.35。

冲击力F_max与冲击能力s_max是两个相关变量，合理控制F_max与s_max，既是防护系统承载能力的需求也是正常使用时的限界需求。在特定的防护需求条件下， F_max与s_max的协同控制决定了柔性防护网系统的结构体系组成。

防护系统冲击大变形的发展程度直接影响系统缓冲性能，当限界要求满足时，系统的冲击变形s_max越大，相应的F_max越小，缓冲性能越好。如果能高效计算得到s_max，则可以估算获得F_max，进而可以根据经典力学计算得到构件内力，这为系统快速选型、构件设计提供便利。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的基于滑移变形的被动柔性防护网系统工作状态评价方法，用于对系统进行针对性设计。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于滑移变形的被动柔性防护网系统工作状态评价方法包括以下步骤：

(1)计算支撑结构变形量Δ₁；

(2)计算支撑绳滑移变形量Δ_2s；

(3)计算网片冲顶变形量Δ_3n；

(4)将所述变形量进行线性叠加，得到被动柔性防护网系统冲击变形s。

进一步地，所述步骤(1)具体计算方法如下：

Δ₁＝H-h＝L_AB′·cosα-(H_d-H_psinβ)