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固支圆管受低速横向冲击变形响应研究
摘要
本文研究了固支圆管受低速横向冲击变形响应，并通过理论分析和数值模拟，分析和探讨了固支圆管受冲击过程中的不同变形响应。结果表明，冲击载荷和固支情况对固支圆管的变形影响显著；固支圆管的应变和应力分布呈现非对称性，并且固支圆管受冲击后，变形呈现出明显的“S”曲线，最大发生点处应变和应力同时最大。
关键词：固支圆管；低速横向冲击；变形响应；数值模拟
引言
固支圆管广泛应用于各种结构中，例如桥梁、压力容器等。然而，当这些结构受到外部载荷冲击时，固支圆管的变形将导致结构的破坏或功能损失。因此，研究固支圆管受冲击载荷时的变形响应对于提高结构的安全和可靠性至关重要。
目的
本文旨在研究固支圆管受低速横向冲击变形响应，并通过理论分析和数值模拟，分析和探讨了固支圆管受冲击过程中不同的变形响应。
实验方法
建立数值模型
固支圆管模型的建立是本文研究的基础。为了反映实际情况，建立了固支圆管模型的三维模型，并采用有限元方法进行分析与计算。模型参数如图1所示，其中L为固支圆管的长度；d为固支圆管的直径；h为固支圆管的壁厚；E为固支圆管的杨氏模量；ν为固支圆管的泊松比。
图1固支圆管模型参数
建立冲击载荷模型
冲击载荷是数值模拟的关键因素之一。本文采用柔性冲击铺设法对固支圆管进行低速横向冲击，冲击装置如图2所示。冲击铺设体为软质橡皮材料，其长度为L，宽度为b，高度为h。冲击过程中，以冲击体中心的位置为原点，采样点位于冲击载荷方向的对称轴上，距离原点的距离为a。
图2冲击铺设体示意图
结果与分析
固支圆管的应变和应力分布呈现出明显的非对称性，如图3所示。应力集中在撞击侧壁，应变最大点移向反向，并且应变和应力在最大发生点处同时最大。
图3固支圆管的应变和应力分布
固支圆管受冲击后，变形呈现出明显的“S”曲线形状，如图4所示。曲线的上升阶段代表固支圆管在承受冲击载荷时弹性形变阶段，当达到峰值时进入了弹塑性阶段。在下降阶段，曲线代表固支圆管的回弹过程，其形状与上升阶段镜像对称。
图4固支圆管的变形“S”曲线
结论
冲击载荷和固支情况对固支圆管的变形影响显著。固支圆管的应变和应力分布呈现非对称性，并且固支圆管受冲击后，变形呈现出明显的“S”曲线，最大发生点处应变和应力同时最大。本文模拟结果可以为固支圆管在接受低速横向冲击时的设计提供一定参考。
参考文献
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