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在冲击载荷作用下,刚塑性结构的典型特征是其动态响应通常可以分为两个阶段:在早期,存在一个以移行铰为特征的瞬态响应阶段(transient phase);在后期,存在一个以驻定铰为特征的稳态响应阶段或称模态响应阶段(modal phase)。
在瞬态响应阶段中,变形机构是不停变化的:塑性铰的位置随时间变化,随之速度场的大小和分布都在发生变化。由于求解此阶段的响应时涉及随时间变化且未知的塑性铰位置,还要处理塑性铰两侧的物理量的不连续性,其非线性很强,难以得到结构的瞬态响应的解析解。
与此相反,对模态响应阶段的分析则要简单得多。在此阶段中,塑性铰的位置不动,相应的变形机构不随时间变化,而且在大多数情况下模态变形机构的构型同准静态极限状态的变形机构相同。速度场的分布形式不变;应力达到塑性极限后保持常数;在不考虑几何大变形的情况下,加速度场也是常数,即结构作匀减速运动。以上因素是模态响应阶段问题容易分析和求解的原因。基于这些特征,提出了一种对结构动态响应的近似分析的方法,称为模态分析技术(mode technique)。在这种近似方法中,只考虑结构动态响应的模态阶段。
此外,关于结构动态响应还有几个著名的界限定理,为在冲击载荷作用下结构的最终位移和响应时间提供上限和下限估计。
变形的动模态