材料力学动荷载和循环应力.ppt

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1、教学内容：构件作加速直线运动或匀速转动时的动应力计算，构件受冲击荷载时的动应力计算；交变应力的概念，交变应力下材料的疲劳破坏，疲劳极限。教学要求：1、了解材料疲劳极限曲线、提高疲劳强度措施；2、理解动荷载和循环应力概念，循环应力的类型；重点：冲击荷载时的动应力计算难点：疲劳极限曲线MechanicofMaterials第二十八、九讲的内容、要求、重难点学时安排：23、掌握作加速直线运动或匀速转动时的动应力计算、构件受冲击荷载时的动应力计算。第十章动载荷§10.1概述第二十八、九讲目录MechanicofMaterials§10

2、.4杆件受冲击时的应力和变形§11.1交变应力与疲劳失效§11.2交变应力的循环特征、应力幅和平均应力§11.4影响持久极限的因素§11.3持久极限第十一章交变应力一、什么是动载荷，与静荷载的区别。§10.1概述MechanicofMaterials1、静荷载：从零开始缓慢地增到终值，然后保持不变的载荷2、动载荷：使构件产生明显的加速度的载荷或随时间变化的载荷。动载荷本质：是惯性力3、动应力、动变形4、分类：惯性载荷、冲击载荷、振动载荷、交变载荷5、研究意义构件由于动荷载所引起的应力、变形惯性载荷MechanicofMater

3、ials二、实例§10.1概述冲击载荷MechanicofMaterials§10.1概述振动载荷（Tacoma大桥共振断裂）MechanicofMaterials§10.1概述交变载荷（交变载荷引起疲劳破坏）MechanicofMaterials§10.1概述一、构件作等速直线运动时的动应力与动变形1、此类问题的特点:加速度保持不变或加速度数值保持不变，即角速度w=02、解决此类问题的方法:牛顿第二定律动静法（达朗伯原理）MechanicofMaterials§10.1概述3、达朗伯原理的回顾用静力学的方法求解动力学的问题。

4、虚拟的“惯性力”惯性力与主动力、约束力共同构成“平衡力系”，通过静力学平衡方程求解未知力。MechanicofMaterials§10.1概述例1：起重机以等加速度a起吊重量为W的物体，求钢索中的应力。MechanicofMaterials§10.1概述解：（1）对重物进行受力分析惯性力:（2）沿竖直方向建立“平衡方程”：MechanicofMaterials（3）求动应力若钢索截面积为A静载荷情况下的钢索中的应力：例1§10.1概述讨论1：引入：动载荷因数kd有:MechanicofMaterials例1§10.1概述4、动

5、应力、动变形与动载荷因数的关系动应力:在线弹性范围内，动变形亦有:强度条件:MechanicofMaterials§10.1概述例2：设有等直杆，长度为L，截面积为A，比重g，受拉力F的作用，以等加速度a运动，求构件的应力和变形。（不计摩擦力）MechanicofMaterials§10.1概述解：（1）构件加速度:（2）构件单位长度上的惯性力(集度):（3）用截面法取构件的一部分加以分析各截面的轴力:MechanicofMaterials例2§10.1概述（4）动应力为:静载荷条件下的应力-静应力:因此，在此条件下，动应力沿

6、杆长作线性分布，如图:（5）构件轴向变形取构件当中一微段dxMechanicofMaterials例2§10.1概述二、构件作等速转动时的动应力设圆环以等角速度w绕通过圆心且垂直于圆环平面的轴旋转，如图所示（平均直径D>>厚度t，讨论环内的应力。MechanicofMaterials§10.1概述二、构件作等速转动时的动应力环内任意一点有向心加速度an，设圆环的横截面积为A，单位体积的重量为g。惯性力:平衡方程MechanicofMaterialsFNFN§10.1概述圆截面上的应力为:则强度条件可以写为:一、构件受冲击时的应

7、力和变形当运动物体（冲击物）以一定的速度作用在静止构件（被冲击物）上时，被冲击物体将受到很大的作用力（冲击载荷），这种现象称为冲击此类问题在工程中非常常见，比如:打桩、锻打工件、凿孔、高速转动飞轮制动等。§10.4杆件受冲击时的应力和变形MechanicofMaterials构件受冲击时的应力和变形§10.4杆件受冲击时的应力和变形MechanicofMaterials构件受到外力作用的时间很短，冲击物的速度在很短的时间内发生很大的变化，甚至降为0，冲击物得到一个很大的负加速度a解决冲击问题的方法:近似但偏于安全的方法--能量

8、法§10.4杆件受冲击时的应力和变形MechanicofMaterials冲击物被冲击物av二、冲击问题的特点:采用能量法处理冲击问题的基本假设:1、除机械能外，所有其它的能量损失（塑性变形能、热能）等均忽略不计；2、冲击过程中，结构保持线弹性范围内，即力与变形成正比；3、假