结果不但使塑性极限弯矩提高，而且使塑性铰扩展为塑性区。等人对强化受压圆环的处理同余同希年对强化受拉圆环的处理是完全致的。等最先对冲击载荷下金属圆环列若干个圆环排成列的动态力学行为进行了实验研究，得到了大量的不同连接条件下的圆环列系统的实验数据，并在此基础上提出了结构波理论。和首先报道了圆二〇五年五月十日星期环串接系统端部受集中质量块撞击的实验结果。发现圆环的变形过程乃至完全压扁是个接个在进行,在宏观上表现出间断冲击波的特性,为此，和建立了维冲击波理论模型,这个模型能够反映出圆环串接系统的的瞬态塑性变形机制,并与实验进行了比较。等人也研究过圆环在形槽内受压，以及在有侧向约束的情况下受压的问题。对于此种情形，圆环的大变形机构会在两个受载点中间形成塑性铰，相应的分析也很复杂。等讨论了材料的应变率效应对圆环列系统的影响，指出忽略材料应变率效应可能导致对结构应力水平的估计值过低。有关圆环及圆管受准静态横向载荷作用的塑性变形分析方面的文献可参考,而动载作用下圆环及圆管的响应特性研究可参考,其中包括了理论研究和实验研究。近年来，国内关于这方而的研究也取得了大量的研究成果，余同希研究了利用金属塑性变形原理的碰撞能量吸收装置，从比耗能相对行程和承载力的稳定性等指标对各类能量吸收元件进行比较。余同希还对圆环圆管方管等结构的耐撞性进行了深入研究。宋宏伟对圆管等能量吸收结构撞击吸能特性做了研究。姜锡权对多排圆环系统进行了大量的实验研究，其结果表明在准静态条件下，多排圆环系统的力学行为基本上与单排圆环列系统的变形行为相类似多排圆环系统的变形过程较单排圆环系统的变化更为平缓。曾首义等的实验结果也表明圆环层数对变形影响很大，多层圆环系统的总变形较大，但其反力波形平缓没有继生峰值。而顾红军等进行了相关的实验研究，对以往的模态解公式进行了修正，使得多排圆环系统的理论分析结果更接近实际情况。同时，赵凯等对圆环列系统在弹性范围内的应力波效应讲行了较为深入的研究。赵凯等还通过对圆环列系统实验和数值研究，得出研究结果表明圆环列系统是高效的能量吸收装置考虑安装实用的要求，个薄壁圆环系统是比较适合工程实际应用的方案。圆环列系统能够满足结构防护的工程要求，具有广阔应用前景和实际工程意义，值得进步推广和应用。杨嘉陵和蔡序杰的研究侧重点在圆环系统的压扁失效的传播分析方面,包括有限元数值模拟和理论模型。理论模型将金属圆环等效为弹塑性弹簧,并以此作为基本单元,研究了纵向串接的系列圆环末端受撞击的弹塑性动力响应,进而预测各圆环不同时刻的变形情况。他们在对弹塑性圆环串接系统受强动载荷作用的失效分析中，得出结论对于串接的弹塑性圆环系统,提出了宏观等效二〇五年五月十日星期的弹塑性质量弹簧系统,相应的材料与结构参数是基于单个圆环受强动载荷作用弹塑性动力分析的结果。通过定义塑性屈服点和圆环的失效准则,可以近似描述塑性波的传播过程,观察到圆环依次失效的发生发展的传播过程。通过与有限元结果和实验结果的定量比较,说明这理论模型能够很好的反映出圆环系统的弹塑性动力特性,对于进步研究这种系统的能量吸收特性是有意义的。本文要研究的内容本文根据课题研究需要，在前人工作的基础上针对圆环结构的动力响应问题，从理论分析和数值模拟两个方面对圆环在压缩和冲击载荷作用下的动力响应问题进行了研究，对金属圆环结构进行力学分析和研究，研究径向压缩和冲击中金属圆环结构的塑性变形行为以及能量吸收特性，推出金属圆环结构的载荷位移关系曲线。研究圆环在冲击过程中的变形形态及其对能量的吸收。在经典刚塑性理论的基础上，采用动力有限元程序对金属圆环结构在冲击下的动态响应进行数值分析，同时对金属圆环结构进行压缩和冲击实验。统计整理实验数据绘制金属圆环结构的载荷位移曲线，在此基础上初步探讨金属圆环结构的耐撞性问题。二〇五年五月十日星期金属圆环结构的理论分析塑性弯曲作为种能量耗散机制，在碰撞能量吸收装置中有着广泛的应用。其中，圆环就是变形形态是致的。从而可以通过以下节点和单元在模拟冲击过程中的应力位移能量的各种曲线和云图，对圆环的冲击动态响应进行研究。图节点和节点在圆环中的位置节点和节点在圆环在冲击过程中的位移曲线图如下二〇五年五月十日星期图节点和节点在冲击过程中的轴位移时间曲线图节点和节点在冲击过程中的轴位移时间曲线二〇五年五月十日星期图节点和节点在冲击过程中的轴位移时间曲线图节点和节点在冲击过程中的总位移时间曲线二〇五年五月十日星期单元的应力时间曲线和应变时间曲线如下图单元在圆环上的位置图单元在冲击过程中的轴应力时间曲线二〇五年五月十日星期图单元在冲击过程中的轴应力时间曲线图单元在冲击过程中的轴应力时间曲线二〇五年五月十日星期图单元在冲击过程中的有效应力时间曲线图单元在冲击过程中的有效塑性应变时间曲线二〇五年五月十日星期节点在冲击过程中的位移时间曲线图节点在圆环上的位置图节点在冲击过程中的轴位移时间曲线二〇五年五月十日星期图节点在冲击过程中的轴位移时间曲线图节点在冲击过程中的轴位移时间曲线二〇五年五月十日星期图节点在冲击过程中的总位移时间曲线圆环顶部单元在冲击过程中的应力时间曲线和应变时间曲线如下图圆环顶部单元的位置二〇五年五月十日星期图圆环顶部单元在冲击过程中的轴应力时间曲线图圆环顶部单元在冲击过程中的轴应力时间曲线二〇五年五月十日星期图圆环顶部单元在冲击过程中的有效应力时间曲线图圆环顶部单元在冲击过程中的有效塑性应变时间曲线二〇五年五月十日星期圆环在的应力云图图圆环冲击过程中不同时间的云图圆环在的轴应力云图图圆环冲击过程中不同时间的轴方向应力云图二〇五年五月十日星期圆环在冲击过程中的内能时间曲线如下图冲击过程中圆环的内能时间曲线从圆环内能时间曲线可以看到圆环吸收了能量使内能增加。圆环在冲击过程中的动能时间曲线如下图冲击过程中圆环的动能时间曲线二〇五年五月十日星期图冲击过程中圆环的总能量时间曲线二〇五年五月十日星期总结随着人类社会的进步及科学技术的不断发展，耐撞性的研究工作越来越引起人们的重视。结构耐撞性的研究，主要关心的是低中速碰撞，但碰撞物所携带的动能仍然可以是巨大的。因此，在碰撞中结构所吸收的总能量是这个问题中最主要的个参数。在些特定的情况，现有的结构无法满足吸收全部碰撞动能的要求，这是就需要采用些经过特殊设计的结构元件作为能量吸收装置。设计良好的能量吸收装置可以使能量的耗散以种有控制的方式进行，即不但能吸收设计要求的碰撞总能量，而且能按设计要求控制碰撞力和减速度的变化。除此以外，结构的耐撞性研究还涉及到分析结构在撞击下特性的细节，包括结构是如何控制碰撞减速度的，以及结构变形和破坏的具体模式。在本篇毕业论文中，我们学习介绍了已有的研究成果，对已有的理论进行了深入的学习理解。前面对耐撞性和能量吸收的概念进行了介绍，同时，介绍了耐撞性理论在现实的生产和生活中的广泛应用，和其不可或缺的地位。由于现实中撞击的普遍性和缓冲吸能的重要性，就有必要对缓冲吸能材料进行深入的研究。材料的吸能有多种形式，有的在吸能过程中发生极小的变形，有的发生极大的变形，但是要得最好的吸能材料，就需要对其吸能性进行试验分析，以设计出更好的缓冲吸能元件。塑性弯曲作为种能量耗散机制，在碰撞能量吸收装置中有着广泛的应用。由于金属圆环结构具有变形稳定承载力稳定变形行程长初始冲击力小取材方便易于更换以及产生的比能耗高等优势，受到了工程界的高度重视，取得了良好的经济效益和社会效益。因此，圆环成为种研究得最充分应用得最广泛的能量吸收元件。第二章中我们简单介绍了对集中力作用下的受压受拉圆环以及在两平板对压下圆环的理论分析。第三章中对圆环进行了压缩和冲击试验，通过试验研究了圆环在压缩和冲击过程中的变形模态，从试验中得到的圆环在压缩过程中的载荷位移曲线。同时对试验得到的数据分析，绘制了圆环在压缩过程中的载荷位移曲线。第四章中，在经典刚塑性理论的基础上，采用动力有限元程序对金属圆环结构在冲击下的动态响应进行数值分析，从计算机模拟得到的圆环冲击变形图二〇五年五月十日星期中，可以看到低速冲击下的圆环的变形形态与压缩试验得到的圆环的变形形态是相似的。通过分析圆环在冲击过程中关键节点和单元的应力位移能量的各种曲线和云图，对圆环的冲击动态响应进行研究。研究结果表明，圆环结构是高效的能量吸收装置。具有广泛的应用前景和实际工程意义，值得进步推广和研究。二〇五年五月十日星期参考文献余同希利用金属塑性变形原理的碰撞能量吸收装置力学进展,余同希结构的耐撞性和能量吸收装置力学与实践赵凯,沈建虎,刘凯欣等圆环列系统吸能特性研究北京大学学报，杨嘉陵,余同希,王仁结构塑性动力响应当前的研究进展和重点力学进展,张铁光,郭晓刚受横向冲击圆环的粘塑性大变形分析爆炸与冲击余同希对径受拉圆环的塑性大变形力学学报,杨嘉陵,蔡序杰弹塑性圆环串接系统受强动载荷作用的失效分析航空学报二〇五年五月十日星期余同希,章亮炽塑性弯曲理论及其应用北京科学出版社,宋宏伟,赵桂范,杜星文提高汽车耐撞性的能量吸收结构撞击吸能特性研究设计计算研究顾力强轿车保险杠和金属缓冲吸能结构的耐撞性研究博士学位论文上海上海交通大学,余同希，卢国兴材料与结构的能量吸收北京化学工业出版社余同希结构塑性动力响应的研究进展冲击动力学进展合肥中国科学技术大学出版社,二〇五年五月十日星期致谢本文是在孙华东老师的悉心指导启发和热诚的帮助下完成的。孙老师严谨的治学风格谦和的待人态度善于启发和调动学生思路的教学模式，令我无论是在学习还是在做人方面都受益匪浅。并且孙老师事无巨细的修改论文的精神令我深深的敬佩和感激。值此即将毕业之际，向孙华东老师表示挚诚的感谢和由衷的敬意。同时，要感谢实验室的李艳辉老师和关学锋老师，他们在我试验期间给予了大量的帮助和指导。还要感谢的是我的同学代鹏飞，他在模拟上给予了我重要的帮助。也要向中北大学理学院力学系为学生付出辛勤劳动的其他各位老师表示衷心的谢意。二〇五年五月十日星期毕业设计论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计论文，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或