A Study on the Theoretical Calculation Method for Spherical Stress Wave Field in Linear Hardening Materials under Impact Load

Abstract

基于线性硬化塑性本构模型，建立了冲击载荷作用下弹塑性球面应力波场的理论求解方法。首先，分析了冲击载荷卸载速率对球面应力波传播的影响，得到了三种不同类型的应力波传播图像；在此基础上，建立了弹性阶段、塑性加载阶段以及卸载阶段球面波动方程的理论求解方法，给出了质点位移、质点速度、应力和应变等物理量的计算方案。与已有理论方法相比，该方法考虑了不同载荷卸载速率条件下应力波的不同传播情况，并且给出了卸载阶段应力波参量计算方法，具有更广的适用范围。利用上述方法计算了恒定冲击载荷和不同指数衰减冲击载荷作用下弹塑性球面应力波场参量，在弹性阶段和塑性加载阶段，理论计算得到的物理量与已有理论方法和数值模拟结果基本吻合，在卸载阶段，已有理论方法不再适用，而本文理论计算得到的物理量与数值模拟结果基本吻合，验证了该理论方法的正确性。