能量吸收裝置耐撞性研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-17 04:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 需要有四個(gè)塑性鉸，兩個(gè)常見模式如圖所示（Burton和Craig,1963。de Runtz和Hodge，1963）第一個(gè)模式有四個(gè)不動(dòng)的塑性鉸，較適合于軟剛，因?yàn)樗猩锨c(diǎn)和下屈服點(diǎn)。第二個(gè)模式中圓環(huán)在移動(dòng)接觸點(diǎn)處被展平。這兩個(gè)模式的未變形段的力作用圖是相同的，因此得到相同的力撓度曲線。初始破壞載荷與集中力作用下的情形相同[]。由平衡條件有 （）由幾何關(guān)系有 （）聯(lián)立式（）和式（），并注意到式式（），有 （）或者 （）其中，L是圓環(huán)的寬度或者圓管的長度。這說明了載荷隨撓度的增加而增加（）。值得注意的是，至今為止對(duì)圓環(huán)所提出的分析，也同樣適用于在類似載荷作用的圓管，只要屈服應(yīng)力選取適當(dāng)?shù)闹?。于是，長度不超過其壁厚幾倍的短圓管可以看做是圓環(huán)，式（）中Y等于簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)得到的屈服應(yīng)力。3 圓環(huán)的壓縮和沖擊試驗(yàn)研究 圓環(huán)的壓縮試驗(yàn) 試驗(yàn)儀器名稱：電子多功能試驗(yàn)機(jī) 型號(hào)：CMT 5105A 規(guī)格：100 KN 精度等級(jí)：工作原理：試驗(yàn)機(jī)利用兩個(gè)壓頭對(duì)試件以恒定的速度進(jìn)行壓縮，這個(gè)速度可以通過電腦設(shè)置；通過力傳感器和位移傳感器，可以在電腦上顯示其數(shù)據(jù)和圖象，這樣既可以知道壓頭的位移，同時(shí)可以看到實(shí)時(shí)的載荷，防止載荷太大產(chǎn)生過載。 試驗(yàn)試件 圓環(huán)試件的尺寸(mm)圓環(huán)內(nèi)徑圓環(huán)外徑圓環(huán)壁厚圓環(huán)高度5458210試件材料類型：低碳鋼，型號(hào)：Q235 試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)前，首先把要進(jìn)行試驗(yàn)的圓環(huán)準(zhǔn)備好。接通電子多功能試驗(yàn)機(jī)的電源，打開試驗(yàn)機(jī)開關(guān)，檢查試驗(yàn)機(jī)運(yùn)行狀況，確定運(yùn)行正常。放置試件到壓縮基座上，選用壓頭，使用電腦控制上壓頭，并使其下降，一直到與試件上段輕微接觸的高度，停止上沖頭的下降，把位移和軸力清零，設(shè)定下降速度、位移等；點(diǎn)擊按鈕“Run”，開始進(jìn)行靜壓試驗(yàn)，觀察試件的變形情況，并用相機(jī)記錄變形圖片；進(jìn)行靜壓直到?jīng)_頭到合適位置，點(diǎn)擊“Stop”按鈕，停止下壓，提升沖頭，保存試驗(yàn)圖象和數(shù)據(jù)；記錄其最終變形情況。 中北大學(xué)萬能試驗(yàn)機(jī)照片 試驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)1： 圖 試件1初始圖圖 試件1變形圖一圖 試件1變形圖二 圖 試件1變形圖三圖 試件1變形圖四圖 試件1變形圖五圖 試驗(yàn)測(cè)得的壓縮圓環(huán)1的載荷—位移曲線圖 壓縮圓環(huán)1的載荷—位移曲線 試驗(yàn)得到的壓縮圓環(huán)1的載荷—位移數(shù)值載荷N位移mm載荷N位移mm載荷N位移mm1112341535538138239356944598342672584445實(shí)驗(yàn)2：圖 試件2的初始圖 圖 試件2變形圖一圖 試件2變形圖二圖 試件2變形圖三 圖 試件2變形圖四圖 試件2變形圖五 圖 壓縮圓環(huán)2的載荷—位移曲線 圖 試驗(yàn)測(cè)得壓縮圓環(huán)2的載荷—位移曲線表 試驗(yàn)得到的壓縮圓環(huán)2的載荷—位移數(shù)值載荷N位移mm載荷N位移mm載荷N位移mm06522665212828301323392135507340上面這些圖片是圓環(huán)試件1和2在壓力下的變形情況。在剛進(jìn)入變形的階段, 載荷和位移呈線性關(guān)系；當(dāng)載荷繼續(xù)增大，隨位移的增加, 載荷非常緩慢地增大, 載荷—位移曲線為一斜率很小的直線；載荷隨位移的增加而快速增大。，此時(shí)圓環(huán)內(nèi)已經(jīng)形成兩個(gè)塑性鉸在圓環(huán)的頂部和底部，但是這尚不足使圓環(huán)成為機(jī)構(gòu)。隨著壓縮的繼續(xù)，載荷繼續(xù)增大，圓環(huán)的頂部和底部都向圓心方向產(chǎn)生凹陷，圓環(huán)的頂部和底部還有左右端都形成了四個(gè)塑性鉸，圓環(huán)此時(shí)成為機(jī)構(gòu)，；在整個(gè)圓環(huán)的壓縮過程中，圓環(huán)處于一個(gè)對(duì)稱的塑性變形階段（），圓環(huán)通過塑性變形吸收能量。從數(shù)據(jù)文件中可看到，在位移的增加過程中，有時(shí)在一定的范圍內(nèi)載荷會(huì)出現(xiàn)較小的減小，然后，再增大。當(dāng)變形進(jìn)行時(shí)，塑性彎矩抗力增加。而且塑性變形將發(fā)生在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，而不是限于一個(gè)局部化的塑性鉸，即鉸有一定長度，這個(gè)幾何變化改變了力臂長度，導(dǎo)致載荷的改變。由于載荷作用點(diǎn)隨位移的增加而外移，載荷對(duì)邊鉸的力臂減小，因而圓環(huán)的承載能力將隨變形而增大。下面是Reid于1983年給出的受壓圓環(huán)大變形的載荷—位移曲線：—位移曲線的實(shí)驗(yàn)和理論比較（h/R=,R=,L=）（Reid，1983）預(yù)測(cè)的力低于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，緣于塑性彎矩抗力增加和力臂長度改變導(dǎo)致的載荷改變。在以上兩個(gè)圓環(huán)的壓縮試驗(yàn)中，得到的載荷—位移曲線和經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后繪制的載荷—位移曲線是一致的。并且與Reid給出的曲線及其相似。 圓環(huán)的沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)可以通過落錘，擺錘或傾斜的滑軌進(jìn)行。當(dāng)使用落錘時(shí)，有關(guān)裝置將一個(gè)質(zhì)量塊（落錘）提升至一定高度后釋放，從而使落錘對(duì)放置在試驗(yàn)臺(tái)基座上結(jié)構(gòu)的沖擊。所能獲得的下落最大速度是由落錘的總高度決定的（通常利用滾柱軸承，盡量減少垂直導(dǎo)軌上的摩擦）。所使用的典型的儀器包括附著在沖擊質(zhì)量塊上的加速度計(jì)，測(cè)量沖擊前速度的儀器（通常是測(cè)量通過一段已知距離的時(shí)間間隔）記錄沖擊質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)的位移傳感器以及放置于被測(cè)
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