工程力学12-动载荷与疲劳强度简介

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1、第12章动载荷与疲劳强度简介达郎贝尔原理与惯性力机械能守恒定律动载荷、动应力交变应力与疲劳失效12.1等加速度直线运动时构件上的动载荷与动应力惯性力由牛顿第二定律：F=ma令：质点质量m与质点运动加速度a的乘积，并冠以负号则组成施加于质点上的惯性力即：FI=–ma(12-1)12.1.1惯性力与达朗贝尔原理对于作等加速度的构件，其受力可以看作由惯性力与静载荷共同作用而组成：即：F=FI+Fst=ma+Fst=Fstga+Fst(12-3)12.1等加速度直线运动时构件上的动载荷与动应力惯性力的存在与理解12.1.1惯性力与达朗贝尔原理静止状态FNstaFNFNst=mg加速状态

2、FN=mg+ma=m(g+a)FI12.1等加速度直线运动时构件上的动载荷与动应力静载荷：12.1.2静载荷与动载荷作用于杆件的载荷加载缓慢、平稳，加载过程中各点的加速度很小，可以忽略不计的载荷——静载荷动载荷：作用于杆件的载荷，在加载过程中各点的加速度不能忽略不计的载荷——动载荷动载荷下的受力主要有：构件具有加速度时的附加力，冲击，震动，交变载荷等。12.1等加速度直线运动时构件上的动载荷与动应力动应力12.1.3动应力与动荷系数s=sst+sI=FNA(12-4)FstAsst=FstAgsI=a(12-5)静应力动应力动荷系数s=sst+sI=(1+)sst=KIssta

3、g(12-6)其中：KI=1+ag称为“动荷系数”(12-7)12.2旋转构件的动载荷与动应力12.2.1旋转构件上的惯性力yxnDd设：圆环以匀角速度w绕O转动。Oyxwqd又设：圆环截面为A，单位体积质量为r。则惯性力载荷集度qd为：qd=Aran=w2ArD2横截面的动内力FIT：FITFITOyxqdjdjFIT=rAR2w2=rAv2其中：R=D/2v—构件的线速度12.2旋转构件的动载荷与动应力12.2.2旋转构件横截面上的动应力与极限速度yxnDdFITFITOyxqd横截面上动应力FITAsIT=rAv2A==rv2FIT=rAv2旋转构件设计准则sIT≤[s]

4、旋转构件极限速度v≤[s]r(12-8)12.2旋转构件的动载荷与动应力例：12-1ADCBAdllldxd12.3冲击载荷与冲击应力概述12.3.1基本原理对构件施加载荷，时间短、速度变化快，这种现象称为冲击构件所受的力——冲击载荷工程实例：锻造加工、打桩、飞轮刹车、制动等简化计算假设：（P251）12.3冲击载荷与冲击应力概述12.3.2机械能守恒定律的应用应用举例例12-1第12章动载荷与疲劳强度简介结束应用举例22l222FAx=–2FFl2qF3ACBhFWcosa12sina1FNB=dxdxFQDFQD+-xFQA右=+18kN20kNm-=解：500.06m20

5、0(12-1)smax≤ssns=[s]Fsta应用举例例12-