[发明专利]一种悬臂梁支撑柔性边界的约束等效设计方法

说明书

本发明公开了一种悬臂梁支撑柔性边界的约束等效设计方法，涉及爆炸试验测试领域，该方法包括以下步骤：1)测量原型悬臂梁支撑结构的长度l₀、厚度h₀和宽度b₀；2)确定原型悬臂梁支撑结构材料的弹性模量E₀和密度ρ₀；3)确定拟等效悬臂梁支撑结构材料的弹性模量E₁和密度ρ₁；4)基于约束等效模型计算出等效悬臂梁支撑结构的长度l₁；5)基于约束等效模型计算出等效悬臂梁支撑结构的厚度h₁；6)等效悬臂梁支撑结构的宽度b₁＝b₀。本发明能基于原型悬臂梁支撑结构的参数快速设计出具有相同边界约束特征的等效悬臂梁支撑结构，提高了边界约束等效设计的效率，缩减了试验构件支撑边界结构的尺寸，降低大尺寸支撑边界的试验成本。

技术领域

本发明属爆炸试验测试领域，具体涉及一种柔性边界的约束等效设计方法。

背景技术

复杂结构是弹药威力评价和目标易损性分析中常见的研究对象，这类结构由多个子结构相互耦合连接而成，在爆炸载荷作用下各子结构的动态特性受相邻支撑结构柔性边界的约束影响，对子结构开展爆炸毁伤效应试验时，建立正确的边界条件是确保研究结果合理、可靠的前提。对复杂结构中的子结构进行试验时，采用传统的刚性约束方式作为试验边界条件会导致过试验或欠实验，而直接采用子结构中相邻的原型支撑结构作为边界开展试验的成本高、实施难度大。针对柔性边界约束的试验模拟方法，目前主要通过设计弹性连接件对子结构的边界约束进行模拟，如期刊论文“一种模拟动力学边界条件的环境振动试验方法研究”中利用刚性转接工装加弹性连接件的方式模拟典型壁板结构的环境振动边界；发明专利“一种抗侧向冲击实验中试件边界约束施加装置”给出了一种边界约束装置，可对刚接、平面内铰接等轴向受力试件施加端部约束。上述方法虽然能较为对子结构的边界约束进行模拟，但普遍存在装置结构复杂、试验成本大等特点，不适用于大尺寸试验结构开展爆炸毁伤效应试验。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种悬臂梁支撑柔性边界的约束等效设计方法，基于原型悬臂梁支撑柔性边界的结构参数，结合悬臂梁支撑边界的约束等效模型，给出与原型支撑结构具有相同边界约束特征的等效悬臂梁支撑结构，该方法可为爆炸毁伤效应试验中被测结构的边界约束设计提供途径，缩减了原型支撑边界结构的尺寸，降低大尺寸支撑结构的试验成本。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种悬臂梁支撑柔性边界的约束等效设计方法，包括如下步骤：

步骤1)测量原型悬臂梁支撑结构(1)的长度l₀、厚度h₀和宽度b₀；

步骤2)确定原型悬臂梁支撑结构(1)材料的弹性模量E₀和密度ρ₀；

步骤3)确定拟等效悬臂梁支撑结构(2)的材料，获取材料的弹性模量E₁和密度ρ₁；

步骤4)在上述结构参数的基础上，通过式(a)计算出等效悬臂梁支撑结构(2)的长度l₁；

原型悬臂梁支撑结构(1)的约束等效模型：

式中，l₀为原型悬臂梁支撑结构(1)的长度，E₀为原型悬臂梁支撑结构(1)材料的弹性模量，E₁为拟等效悬臂梁支撑结构(2)的材料的弹性模量，ρ₀为原型悬臂梁支撑结构(1)材料的密度，ρ₁为拟等效悬臂梁支撑结构(2)的材料密度；

步骤5)通过式(b)计算出等效悬臂梁支撑结构(2)的厚度h₁；