Динамический расчет для удара

 

С.1  Общие положения

(1) Удар — это явление взаимодействия между движущимся объектом и конструкцией, при котором кинетическая энергия объекта внезапно преобразуется в энергию деформации. Для определения усилий динамического взаимодействия следует определить механические свойства объекта и кон­струкции. В расчете обычно используют эквивалентные статические усилия.

(2) Уточненные расчеты конструкции на ударные воздействия могут содержать один или оба следующих аспекта:

— динамические эффекты;

— нелинейные свойства материалов.

В настоящем приложении рассматриваются только динамические эффекты.

Примечание — Вероятностные аспекты и анализ последствий см. в приложении В.

(3) В настоящем приложении содержатся указания по приблизительному динамическому расчету конструкций на удар автодорожных, железнодорожных транспортных средств и судов, основанные на упрощенных или эмпирических моделях.

Примечание 1 — Модели, описанные в приложении С, как правило, лучше аппроксимируют расчеты, чем модели, представленные в приложении В, которые в некоторых случаях могут оказаться слишком простыми.

Примечание 2 — К аналогичным воздействиям могут приводить столкновения в туннелях, столкновения
с защитными ограждениями (см. EN 1317) и т. д. Подобные явления могут возникать также вследствие взрывов (см. приложение D) и других динамических воздействий.

С.2  Динамика удара

(1) Удар характеризуется как жесткий удар, если энергия поглощается, главным образом, ударяющим объектом, или как мягкий удар, когда происходит деформация конструкции, в результате чего ударная энергия поглощается конструкцией.

С.2.1 Жесткий удар

(1) При жестком ударе допускается применять эквивалентные статические усилия согласно 4.3 – 4.7. В качестве альтернативы допускается выполнять приближенный динамический анализ с применением упрощенных моделей по С.2.1(2) и (3).

(2) При жестком ударе принимается условие, что конструкция является жесткой и неподвижной,
а ударяющий объект во время удара деформируется линейно. Максимальное динамическое усилие взаимодействия выражается формулой (С.1)

                                                                        (С.1)

где v_r — скорость объекта при ударе;

k — эквивалентная упругая жесткость ударяющего объекта (т. е. отношение усилия F к общей деформации);

m — масса ударяющего объекта.

Усилие удара можно рассматривать как прямоугольный импульс на поверхности конструкции.
В этом случае продолжительность импульса рассчитывают:

F∆t = mv или                                                     (С.2)

При необходимости можно ввести ненулевое время нарастания (рисунок С.1).

Если сталкивающийся объект моделируют равнозначным ударяющим объектом с равномерным поперечным сечением (см. рисунок С.1), в этом случае можно использовать выражения (С.3) и (С.4):

k = EA/L,                                                                              (С.3)

m = rAL,                                                                               (С.4)

где L — длина ударяющего объекта;

A — площадь поперечного сечения;

E — модуль упругости;

r — массовая плотность ударяющего объекта.

F — динамическое усилие взаимодействия

Рисунок С.1 — Модель удара

(3) По формуле (С.1) получают максимальное значение динамического усилия, действующего на наружную поверхность конструкции. В конструкции эти усилия могут вызывать динамические эффекты. Верхнюю границу для этих эффектов можно определить при условии, что реакция конструкции будет упругой, а нагрузка представлена ступенчатой функцией (т. е. функцией, которая резко возрастает до своего конечного значения, после чего это значение остается постоянно). В этом случае динамический коэффициент (т. е. соотношение между динамической и статической реакциями) j_dyn = 2,0. Если необходимо учитывать пульсирующий характер нагрузки (т. е. ограниченное время ее воздействия в соответствии с выражением (С.2)), применяют динамический коэффициент φ_dyn, варьирующийся от значений менее 1,0 до 1,8, и зависящий от динамических характеристик конструкции и ударяющего объекта. В общем случае рекомендуется проводить прямой динамический анализ для определения j_dyn с применением нагрузок, установленных в настоящем приложении.

С.2.2 Мягкий удар

(1) Если предполагается, что конструкция является упругой, а ударяющий объект жестким, то применимы формулы, приведенные в С.2.1, при этом принимают, что k — это жесткость конструкции.

(2) Если конструкцию требуется рассчитать на поглощение ударной энергии за счет пластических деформаций, необходимо обеспечить, чтобы пластичность конструкции была достаточной для поглощения полной кинетической энергии ударяющего объекта .

(3) В предельном случае упруго-пластической реакции конструкции вышеуказанное требование сводится к условию в выражении (С.5)

                                                                  (С.5)

где F₀ — пластическая прочность конструкции, т. е. предельное значение статического усилия F;

y₀ — деформируемость конструкции, т. е. смещение точки приложения удара, которому конструкция может подвергаться.

Примечание — Аналогичные суждения распространяются на строительные элементы или другие защитные конструкции, специально разрабатываемые для защиты сооружения от удара (см., например, EN 1317 Road restraint systems/Дорожные ограничительные системы).

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться: