材料力学第10章 动载荷ppt课件.ppt

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1、第十章动载荷§10.1概述§10.2动静法的应用§10.3强迫振动的应力计算§10.4杆件受冲击时的应力和变形§10.5冲击韧性§10.1概述1）动载荷问题的特点：静载荷问题：载荷平稳地增加，不引起构件的加速度——准静态。动载荷问题：载荷急剧变化，构件速度发生急剧变化。2）动载荷问题的分类：惯性力问题：冲击问题：振动问题：§10.2动静法的应用1）原理：牛顿第二定律：F=ma达朗伯原理：惯性力Fg=-ma——体积力则有：F+Fg=0引入惯性力，动力学问题——静力学问题2）匀加速直线运动的惯性力：拉压问题xqa静载荷：qst=Ag（分布力）惯

2、性载荷：qd=Ag+Aa（分布力）动荷系数：Kd=1+a/g动荷应力：伸长：弯曲问题：ql/2ql/2qa自重（静载）：qst=Ag惯性力：qi=Aa静载荷：qst=AgKd=1+a/gMd=KdMstd=Kdst动载荷：qd=Ag(1+a/g)=Kdqst动荷系数：Kd=1+a/gFNd=KdFNstMd=KdMstd=Kdstld=Kdlstwd=Kdwstd=Kdst匀加速直线运动：3）匀速转动的惯性力：角速度：ω，线速度：v，半径：R=D/2向心加速度：a=Rω2=v2/R集中质量问题Glv例1：例2：b

3、Fd分布质量问题：例3：圆环密度为ρ，角速度为ω，平均半径为R，求匀速转动圆环的最大正应力。qdqdFNdFNd注意：与A无关！4）匀减速转动（飞轮刹车）例4：飞轮转速n=100r/min，转动惯量为Ix=0.5kNms2，轴直径d=100mm，10秒停转，求最大动应力。解：角加速度：角速度：§10.4杆件受冲击时的应力和变形1）冲击问题的特点：持续时间短，碰撞力大，速度变化大。分析方法：能量法。杆件在弹性范围内则变形可表示为:δ=F/C拉压扭转简支悬臂CEA/lGIp/l48EI/l33EI/l32）竖直冲击Δd求：Δd、σd解：静载P作用

4、下，变形ΔstPh自由落体（高度为h）：T=Ph突加载荷：h=0，Kd=2h>>Δst，高空落体：以速度v冲击：下山的冲击问题：设：h=200mm，st=5mm，=10h=300mm，st=5mm，Kd=123）水平冲击Pv求：Δd、σd解：由能量法：竖直冲击求最大动应力最大挠度。HlPlv在水平面内的杆，绕通过A点的垂直轴以匀角速转动，(a)是它的俯视图。杆的C端有一重为P的集中质量。如因发生故障在B点卡住而突然停止转动（图(b)），试求杆内的最大冲击应力。设杆的质量可以不计。P求：σdPP(l-l1)(l-l1)例：飞轮转速n=100

5、r/min，转动惯量为Ix=0.5kNms2，轴直径d=100mm，突停，求最大动应力。G＝80GPa，l=1m。l例：重物F自高度h自由下落，冲击到钢梁中点。两弹簧的刚度均为C，梁的E、I、W已知，自重不计。试求梁内最大冲击正应力。haaP例：长为l的工字钢梁，右端置于弹簧上，弹簧刚度为C。重物P自由落于梁中点，许用应力[]已知。试求许可高度[H]。MFPl/4P例：等截面刚架，重物P自高度h处自由下落。E、I、W已知。试求截面的最大竖直位移和刚架内的最大冲击正应力（刚架的质量可略去不计，且不计轴力对刚架变形的影响）。haaPMPM1Pa

6、a试求梁的最大动应力。(a=0.6l)PaABPM例：10号工字梁的C端固定，A端铰支于空心钢管AB上，钢管的内径和外经分别为30mm和40mm，B端亦为铰支。梁及钢管E=210GPa。当重为300N的重物落于梁的A端时，试校核AB杆的稳定性。规定稳定安全系数nst=2.5。不安全§10.5冲击韧性冲击韧性切口试件冲断时，试件吸收的能量与试件最小横截面积之比。该值越大，表示材料抗冲击能力越强。作业10－210.1310.17§10.3强迫振动的应力计算