[发明专利]爆炸荷载作用下高阻尼柔性梁构件残余变形的求解方法

说明书

本发明涉及一种爆炸荷载作用下高阻尼柔性梁构件残余变形的求解方法，属于抗爆设计技术领域,具体包括高阻尼柔性梁构件指的是在爆炸作用下，构件阻尼参数ξ²大于塑性强化系数α；且在爆炸荷载作用时长t_i范围内，构件振动未达到正向弹性振动最大值，爆炸荷载卸载后，依靠惯性力在t_e时刻达到正向弹性位移最大值y_e，爆炸荷载卸载后，构件继续振动至某一时刻t_m，达到了构件总的弹塑性位移最大值y_m，并根据爆炸的作用全过程，将该过程分为弹性阶段强迫振动、弹性阶段自由振动和塑性阶段自由振动、弹性回弹阶段、塑性回弹阶段、弹性振动六个阶段，进而确定爆炸荷载作用下高阻尼柔性构件的残余变形。

技术领域

本发明涉及一种爆炸荷载作用下高阻尼柔性梁构件残余变形的求解方法，属于抗爆设计技术领域。

背景技术

等效单自由度方法(SDOF)作为一种计算效率高的动力分析方法，广泛用于各国家的工程抗爆规范，也常作为校核手段，用于梁构件爆炸荷载试验的位移分析。建筑抗爆规范和大多数试验设计允许梁构件具有一定程度的塑性位移，这也表明SDOF体系的构件刚度应包含弹性和塑性两部分，在表征塑性刚度时，规范及多数研究者常采用忽略塑性抗力的理想弹塑性抗力模型，未对爆炸作用下梁构件塑性阶段抗力强化效应的位移影响深入研究。双折线抗力模型是一种良好的、可精准描述塑性阶段抗力强化的本构关系，若将其运用在爆炸作用梁构件振动位移分析，会带来更精准的弹塑性位移分析结果。本发明采用双折线抗力模型，建立精细化SDOF振动方程，由阻尼比与塑性抗力强化系数关系，求解各条件下正向及回弹阶段的位移解析解，结合典型工况，得到求解构件残余变形的方法。

发明内容

为解决现有技术存在的相关问题，本发明提供了一种爆炸荷载作用下高阻尼柔性构件残余变形的求解方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为爆炸荷载作用下高阻尼柔性梁构件残余变形的求解方法。所述的高阻尼柔性梁构件指的是在爆炸作用下，构件阻尼参数ξ²大于塑性强化系数α；且在爆炸荷载作用时长t_i范围内，构件振动未达到正向弹性振动最大值，爆炸荷载卸载后，依靠惯性力在t_e时刻达到正向弹性位移最大值y_e，爆炸荷载卸载后，构件继续振动至某一时刻t_m，达到了构件总的弹塑性位移最大值y_m。根据爆炸的作用全过程，将该过程分为弹性阶段强迫振动、弹性阶段自由振动和塑性阶段自由振动、弹性回弹阶段、塑性回弹阶段、弹性振动六个阶段。

目前等效单自由度方法(SDOF)被国内外规范及学者研究广泛采用。考虑塑性阶段抗力强化的正向振动、回弹振动的构件抗力见图1所示的双折线抗力模型。

考虑塑性阶段抗力强化的正向振动、回弹振动的构件抗力的具体表达式为：

a、弹性阶段强迫振动

在弹性阶段且在荷载作用时长范围0tt_i内，动力体系的振动方程为:

其中，t为柔性构件爆炸作用下的时间参数，t_i为爆炸荷载作用时长，M_e为弹性阶段等效结构质量，C_e为弹性阶段等效结构阻尼，K_e为弹性阶段等效结构刚度,y为柔性结构等效体系振动加速度，y为柔性结构等效体系振动速度，y为柔性结构等效体系振动位移，ΔP_e(t)为柔性结构承受的随时间t变化的爆炸动荷载，等效结构系数计算公式分别为：