[科普中国]-动态载荷

动态载荷指的是在非常短暂的时间内速度发生急剧变化的外在载荷，实验结果表明，只要应力不超过比例极限，虎克定律仍适用于动态载荷下应力、应变的计算，弹性模量也与静载下的数值相同。

分类动态载荷可依其作用方式的不同，分为以下三类：

1．构件作加速运动。这时构件的各个质点将受到与其加速度有关的惯性力作用，故此类问题习惯上又称为惯性力问题。

2．载荷以一定的速度施加于构件上，或者构件的运动突然受阻，这类问题称为冲击问题。

3．构件受到的载荷或由载荷引起的应力的大小或方向，是随着时间而呈周期性变化的，这类问题称为交变应力问题。1

动态载荷中的冲击问题冲击应力的计算是一个复杂问题。其困难在于需要分析物体在接触区内的应力状态和冲击力随时间变化的规律。冲击发生时，冲击区和支承处因局部塑性变形等会引起能量损失。同时，由于物体的惯性作用会使冲击时的应力或位移以波动的形式进行传播。考虑这些因素时，问题就变得十分复杂了，其中许多问题仍是目前正在研究和探索的问题。

因此，在工程中通常都在假设的基础上，采用近似的方法进行分析计算。即首先根据冲击物被冲击物在冲击过程中的主要表现，将冲击问题理想化，以便于求解。

这里介绍一种建立在一些假设基础上的按能量守恒原理分析冲击应力和变形的方法，可对冲击问题给出近似解答。

假设当冲击发生时：

1．冲击物为刚体，即略去其变形的影响。

2．被冲击物的惯性可以略去不计，并认为两物体一经接触就附着在一起，成为一个运动系统。

3．材料服从虎克定律，并略去冲击时因材料局部塑性变形和发出声响等而引起的一切其它能量损失。

动态载荷识别方法载荷识别方法——是根据已知结构的动态特性和实测的动力响应及求结构的动态载荷。这一技术的发展给那些无法直接测量载荷的结构系统提供了一种动态载荷的识别方法。

结构动力载荷识别方法是解决动力载荷不易直接测量的难题。例如，火箭在飞行过程中所受的推力脉动载荷，房屋或建筑物所受的地动力或地震力，核反应堆壳体在工作时所受的载荷，汽车行驶时所受的路面激励力等，这些动力载荷的直接测定十分困难，甚至是不可能的。因此人们自然寄希望于间接法。

1、目前常用的间接法主要是指通过对结构的响应（包括位移、速度、加速度等）测量，根据已知的结构动态特性，识别结构的动载荷。这是一种结构动力学中逆问题处理方法，称为结构载荷识别。

2、结构载荷识别技术还远远落后于模态参数辨识技术的进展。还有一系列问题需要进一步研究，识别精度亦有待进一步提高。

3、载荷识别方法一般可分为两大类，即频域载荷识别法与时域载荷识别法。频域识别法发展较早，已形成了比较完整的理论及计算方法，应用亦较广泛。时域法的研究目前还不够深入，但近年来亦出现了一些具有应用前景的方法。2

动态载荷分析中的有限元模型修正1. 有限元建模模型存在哪些误差：各种理论假设、边界条件的近似性，材料参数的不确定性，支撑刚度和连接刚度的不恰当模拟，阻尼特性或者是被忽略或者远远不够精确等

2. 试验模态结果虽然存在测试噪声，实际系统不完全是线性的，但仍然认为试验模态模型和有限元模型相比要可靠得多。

3. 试验模态模型可用于验证有限元模型的可靠性。因此提出模型修正的概念。

4. 所谓模型修正是：获得一个新的有限元模型能够重现所有模态参数的模型（N 个固有频率，N 个模态振型的幅值及相位），或者是获得一个能够重现所有测得的频率响应函数的有限元模型，或者是一个具有正确的质量，刚度，阻尼矩阵的有限元模型——前二者与第三者意义是不同的。

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所