Page 146 - 《振动工程学报》2026年第2期

462 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

75 75 梁低速冲击响应数值研究时考虑重力和粘结滑移作
归一化位移 / mm 50 仅粘结 共同 归一化位移 / mm 50 仅重力 共同作用 抗冲击性能。
用，以保证跨中位移结果的准确性，避免高估构件的

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（4）考虑重力和粘结滑移的单一或共同作用后，
滑移
作用
λ=2
λ=2
λ=2
λ=2
λ=3
λ=3
λ=3
λ=3
0 λ=1 λ=1 0 λ=1 λ=1 几何相似 RC 梁归一化跨中位移随尺寸变化的规律
0 20 40 60 0 20 40 60 改变，表现为峰值位移尺度效应增强。在本研究范
归一化时间 / ms 归一化时间 / ms
(a) 与仅考虑粘结滑移作用对比 (b) 与仅考虑重力对比 围内，重力对尺度效应的影响程度要略高于粘结滑
(a) Comparison with group (b) Comparison with group 移作用。
considering bond slip effect considering gravity

图 20 考虑重力和粘结滑移作用时梁的归一化跨中位移
参考文献：
Fig. 20 Normalized mid-span displacement of the beams
considering gravity and bond slip effect
[1] MAZZARIOL L M，ALVES M. Similarity laws of structures
虑重力后位移变化率增大，说明尺度效应被增强； under impact load：geometric and material distortion[J]. Inter-
对比图 16(b) 和 19(b) 可以发现，在考虑重力的基础 national Journal of Mechanical Sciences， 2019， 157-158：
上，考虑粘结滑移作用后位移变化率变化不大，说 633-647.
[2] 刘艳辉，慈伟主，赵一超，等. 横向冲击作用下圆钢管混
明对尺度效应的影响并不明显。另外，对比图 16(a)
凝 土 构 件 挠 度 尺 寸 效 应 研究 [J]. 振 动 与 冲 击 ， 2023，
和 19(b)，与对照组相比，考虑重力和粘结滑移作用
42（3）：103-111.
的共同影响后，位移变化率明显增大，且增幅随尺 LIU Yanhui，CI Weizhu，ZHAO Yichao，et al. Size effects
度因子的增大而增大，说明尺度效应被明显增强。 of deflection of concrete-filled circular steel tubular members
综上，在本研究范围内，从对尺度效应影响程度的 under lateral impact[J]. Journal of Vibration and Shock，
2023，42（3）：103-111.
角 度 分 析， 重 力 的 影 响 程 度 要 略 高 于 粘 结 滑 移 作
[3] 王帅，徐绯，代震，等. 结构冲击畸变问题的直接相似方
用，这是因为尽管粘结应力-滑移关系没有按照严格
法研究 [J]. 力学学报，2020，52（3）：774-786.
相似律来放缩，但对于整体动力平衡和力学响应而 WANG Shuai，XU Fei，DAI Zhen，et al. A direct scaling
言，这种非相似性要弱于梁内重力、加速度以及应 method for the distortion problems of structural impact[J].
力空间分布不均匀性。总体而言，考虑重力和粘结 Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics，
2020，52（3）：774-786.
滑移的共同作用，不仅对 RC 梁的损伤模式、跨中峰
[4] WANG S，CHANG X Z，XU F，et al. Similarity laws of
值位移等响应有影响，还对几何相似梁的跨中峰值
geometric and material distortion for anisotropic elastic plate
位移尺度效应有明显影响，且有叠加效果，有必要 subjected to impact loads[J]. International Journal of Impact
在大尺寸 RC 梁建模和设计时加以考虑。 Engineering，2023，180：104683.

[5] WANG Y X，LIANG D L，XI X L，et al. Prediction tech-
4 结 论 niques for the scaled models made of different materials under
impact loading[J]. International Journal of Impact Engineer-
本文研究了低速冲击下 RC 梁跨中峰值位移的 ing，2023，179：104642.
[6] JIANG P，TIAN C J，XIE R Z，et al. Experimental investi-
尺度效应，讨论了重力和粘结滑移作用对跨中峰值
gation into scaling laws for conical shells struck by
位移及其尺度效应的影响。主要结论如下：
projectiles[J]. International Journal of Impact Engineering，
（1）低速冲击下，几何相似 RC 梁的跨中位移规 2006，32（8）：1284-1298.
律不再满足经典相似律。随着结构尺寸的增大，归 [7] ZHANG D，YAO S J，LU F Y，et al. Experimental study
一化跨中峰值和残余位移逐渐增大，表现出尺度效 on scaling of RC beams under close-in blast loading[J]. Engi-
应。当 RC 梁的结构尺寸等比扩大 3 倍时，在严格几何 neering Failure Analysis，2013，33：497-504.
[8] 程劲松. 钢筋混凝土结构在强动载荷作用下的响应和尺寸
相似工况下，其归一化跨中峰值位移可增大约 26%。
效应研究 [D]. 合肥：中国科学技术大学，2022.
（2）在本研究范围内，对于 RC 梁、弹性梁和弹
CHENG Jinsong. A study on response and size effect of rein-
塑性梁，RC 梁和弹塑性梁的跨中位移均表现出尺度 forced concrete structures under intense dynamic loadings[D].
效应规律。结合在侵彻、爆炸荷载下的研究成果分 Hefei：University of Science and Technology of China，2022.
析，可以认为塑性和损伤是 RC 梁冲击响应尺度效应 [9] CAI R Z，LI Y Z，ZHANG C X，et al. Size effect on rein-
的产生原因之一。 forced concrete slabs under direct contact explosion[J]. Engi-
neering Structures，2022，252：113656.
（3）在数值建模中考虑重力和粘结滑移作用后，
[10] 吴飚，任辉启，陈力，等. 弹体侵彻混凝土尺度效应试验
不同尺寸 RC 梁的跨中位移均增大，且大尺寸梁的跨 研究与理论分析 [J]. 防护工程，2020，42（2）：1-10.
中位移变化幅度最大。因此，建议在开展大/足尺 RC WU Biao，REN Huiqi，CHEN Li，et al. Experimental study