第1章 一般概念、张量分析概要
1.1 动载荷
各类设施、工件以及各种建筑物、构筑物都可能遭受不同类型的动力载荷,有的是周期性的,有的是无固定周期的,不少属于短时强载荷。例如,作用在建筑物上的爆炸压力;海浪、水下爆炸对舰船的冲击;车辆的碰撞;空间尘埃、飞汙物对飞行器的撞击;陨石坠落对地面物体的撞击;地震对建筑物的作用;原子单爆炸产生冲击波的作用,等等。
不同形式的载荷将引起弹塑性系统的不同响应,且和系统材料性质有密切关系。例如,爆炸载荷和撞击载荷都可视为短时强载荷,即作用时间很短,强度或速度很高,输入系统的能量就很大,引起系统的应力和变形超出了弹性极限,进乙塑性状态。因而,需要研究系统的塑性动力响应、塑性波效应、塑性动力失效等题。
对于载荷强度和撞击速度不高及一般周期性载荷等,则可能只需研究系统的弹性振动的有关问题,例如,需要关注是否会出现振动失稳或共振失效等问题。
我们将重点讨论短时强载荷作用下的弹塑性动力学中的简单问题,作为进一步深入研究的基础。
1.2 振动与波
当弹塑性系统受某种动载荷作用时,静力学不同,物体运动的惯性不可忽略。于理想弹性体,当动力载荷的峰值不大于使系统进入塑性状态所需的载荷时,系统将呈现弹性振动状态。对于弹塑性体,尽管外荷载的峰值远远超过静力极限荷,但由于载荷的持续时间较短,输入系统的能量有限,则由于塑性变形的吸效应,系统仍可处于许可的工作状态。
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