[發明專利]一種懸臂梁支撐柔性邊界的約束等效設計方法

有效

• 申請號: 201911093246.7
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110851928B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 毛伯永;魏巍;翟紅波;甘云丹;李尚青;蘇健軍
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王曉娜

本發明公開了一種懸臂梁支撐柔性邊界的約束等效設計方法，涉及爆炸試驗測試領域，該方法包括以下步驟：1)測量原型懸臂梁支撐結構的長度l₀、厚度h₀和寬度b₀；2)確定原型懸臂梁支撐結構材料的彈性模量E₀和密度ρ₀；3)確定擬等效懸臂梁支撐結構材料的彈性模量E₁和密度ρ₁；4)基于約束等效模型計算出等效懸臂梁支撐結構的長度l₁；5)基于約束等效模型計算出等效懸臂梁支撐結構的厚度h₁；6)等效懸臂梁支撐結構的寬度b₁＝b₀。本發明能基于原型懸臂梁支撐結構的參數快速設計出具有相同邊界約束特征的等效懸臂梁支撐結構，提高了邊界約束等效設計的效率，縮減了試驗構件支撐邊界結構的尺寸，降低大尺寸支撐邊界的試驗成本。

技術領域

本發明屬爆炸試驗測試領域，具體涉及一種柔性邊界的約束等效設計方法。

背景技術

復雜結構是彈藥威力評價和目標易損性分析中常見的研究對象，這類結構由多個子結構相互耦合連接而成，在爆炸載荷作用下各子結構的動態特性受相鄰支撐結構柔性邊界的約束影響，對子結構開展爆炸毀傷效應試驗時，建立正確的邊界條件是確保研究結果合理、可靠的前提。對復雜結構中的子結構進行試驗時，采用傳統的剛性約束方式作為試驗邊界條件會導致過試驗或欠實驗，而直接采用子結構中相鄰的原型支撐結構作為邊界開展試驗的成本高、實施難度大。針對柔性邊界約束的試驗模擬方法，目前主要通過設計彈性連接件對子結構的邊界約束進行模擬，如期刊論文“一種模擬動力學邊界條件的環境振動試驗方法研究”中利用剛性轉接工裝加彈性連接件的方式模擬典型壁板結構的環境振動邊界；發明專利“一種抗側向沖擊實驗中試件邊界約束施加裝置”給出了一種邊界約束裝置，可對剛接、平面內鉸接等軸向受力試件施加端部約束。上述方法雖然能較為對子結構的邊界約束進行模擬，但普遍存在裝置結構復雜、試驗成本大等特點，不適用于大尺寸試驗結構開展爆炸毀傷效應試驗。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明提供了一種懸臂梁支撐柔性邊界的約束等效設計方法，基于原型懸臂梁支撐柔性邊界的結構參數，結合懸臂梁支撐邊界的約束等效模型，給出與原型支撐結構具有相同邊界約束特征的等效懸臂梁支撐結構，該方法可為爆炸毀傷效應試驗中被測結構的邊界約束設計提供途徑，縮減了原型支撐邊界結構的尺寸，降低大尺寸支撐結構的試驗成本。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案是：

一種懸臂梁支撐柔性邊界的約束等效設計方法，包括如下步驟：

步驟1)測量原型懸臂梁支撐結構(1)的長度l₀、厚度h₀和寬度b₀；

步驟2)確定原型懸臂梁支撐結構(1)材料的彈性模量E₀和密度ρ₀；

步驟3)確定擬等效懸臂梁支撐結構(2)的材料，獲取材料的彈性模量E₁和密度ρ₁；

步驟4)在上述結構參數的基礎上，通過式(a)計算出等效懸臂梁支撐結構(2)的長度l₁；

原型懸臂梁支撐結構(1)的約束等效模型：

式中，l₀為原型懸臂梁支撐結構(1)的長度，E₀為原型懸臂梁支撐結構(1)材料的彈性模量，E₁為擬等效懸臂梁支撐結構(2)的材料的彈性模量，ρ₀為原型懸臂梁支撐結構(1)材料的密度，ρ₁為擬等效懸臂梁支撐結構(2)的材料密度；

步驟5)通過式(b)計算出等效懸臂梁支撐結構(2)的厚度h₁；