材料力学 动载荷.ppt

《材料力学 动载荷.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、§1动载荷概念和工程实例§2惯性力问题§3构件受冲击时的应力及强度计算§4提高构件抵抗冲击能力的措施第十二章动载荷§5构件的动力强度和冲击韧度第一节动载荷概念和工程实例一、静荷载的概念：载荷不随时间变化（或变化极其平稳缓慢）且使构件各部件加速度保持为零（或可忽略不计），此类载荷为静载荷。例:起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为静载。二、动载荷的概念：载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯性力），此类载荷为动载荷。例:起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动荷载作用。例如:旋转的飞轮突然刹车,轴受动荷载作用。QhL例如:打桩

2、、气锤的锤杆工作时均为动荷载作用。上海世博会场馆建设中心的锤击打桩.二零零七年十一月十四日中午十一点左右无锡某工地升降机从百米高空直接坠地,升降机内十七人,六人死亡,十一人重伤.（1）构件作等加速直线运动和等速转动时的动应力计算；（2）构件在受冲击和作强迫振动时的动应力计算；（3）构件在交变应力作用下的疲劳破坏和疲劳强度计算。实验表明：在静载荷下服从虎克定律的材料，只要应力不超过比例极限,在动载荷下虎克定律仍成立且E静=E动。三、动响应：四、动载荷问题的分类：构件在动载荷作用下产生的各种响应（如应力、应变、位移等），称为动响应。第二节惯性力问题一、

3、匀加速直线运动构件的动应力计算如图所示一起重机绳索以等加速度a提升一等截面直杆，直杆单位体积的重量（比重、重度）为γ，横截面面积为A，杆长为L，不计绳索的重量。求：杆内任意横截面的动应力、最大动应力。解：1、动轴力的确定2、动应力的计算最大动应力应力分布a=0时Kd——动荷系数；下标st——受静荷载作用；下标d——受动荷载作用。3、强度计算应力分布例、试确定图所示起重机吊索所需的横截面面积A。已知提升物体的重量P＝40kN，上升时的最大加速度α＝5m/s2，绳索的许用拉应力[]＝80MPa。设绳索的质量相对于物体的质量来说很小，可以忽略不计。解一、

4、惯性力这是个匀加速直线运动问题，因为加速度与运动方向一致，所以惯性力的方向向下。二、动荷系数三、计算物体静止时，绳索所需的横截面积由强度条件得四、计算绳索所需要的横截面积Ad=KdAst＝1.51×0.5×10－3＝0.755×10－3㎡＝755mm2例长度l=12m的16号工字钢，用横截面面积为A=108mm2的钢索起吊，如图a所示，并以等加速度a=10m/s2上升。若只考虑工字钢的重量而不计吊索自重，试求吊索的动应力，以及工字钢在危险点的动应力d,maxAa4mB2m2mCyz4m(a)解：将集度为qd=Aa的惯性力加在工字钢上，使工字钢上

5、的起吊力与其重量和惯性力假想地组成平衡力系（见图b）。于是，工字钢上总的均布力集度为(b)ABFNdqFNd若工字钢单位长度的重量记为qst，则惯性力集度为引入动荷因数则Aa4mB2m2mCyz4m(a)(b)ABFNdqFNd由对称关系可知，两吊索的轴力相等，其值可由平衡方程求得故得吊索的动应力为Aa4mB2m2mCyz4m(a)(b)ABFNdqFNd由型钢表查得qst=20.5kg/m=(20.5N/m)g及已知数据代入上式，即得同理，工字钢危险截面上危险点处的动应力Aa4mB2m2mCyz4m(a)(b)ABFNdqFNdM图（N·m)2q

6、q6(c)由工字钢的弯矩图(图c)可知，Mmax=6qN·m，并由型钢表查得Wz=21.210-6m3以及已知数据代入上式，得二、构件作等速转动时的动应力截面为A的薄壁圆环平均直径为D，以等角速度ω绕垂直于环平面且过圆心的平面转动，圆环的比重为γ。求圆环横截面的动应力。qd解：一、求薄壁圆环内动内力FNdFNdφdφ二、动应力的计算qd例重为G的球装在长L的转臂端部，以等角速度在光滑水平面上绕O点旋转，已知许用强度[]，求转臂的截面面积（不计转臂自重）。②强度条件解：①受力分析如图:wFdLO转臂的内力：解：（1）计算杆内最大应力a.离A端

7、为x处取一微段，该微段的惯性力为：例一根杆以等角速度绕铅直轴在水平面内转动，已知杆长l，杆的横截面面积为A，重量为W。（1）计算杆内最大应力；（2）计算杆件的伸长。（dx段的质量）（微段处的法向加速度）b.取脱离体图，x处的内力为：轴力是按抛物线规律变化c.绘内力图。确定内力最大的截面，并计算最大应力。时，该截面上的轴力最大.（2）计算杆件的伸长最大应力为dx段的伸长可表示为杆件的总伸长为例:直径d=100mm的钢轴上装有转动惯量J=0.5N*m*s2的飞轮(如图示),轴的转速=200rpm,G=80GPa，制动器与飞轮的距离l=1m。试求：当突然

8、制动时,轴内最大切应力。解：制动前瞬时，系统的机械能制动后瞬时，系统的机械能由机械能守恒，得轴内最大切应力为例圆轴AB上作