材料力学动载荷课件.ppt

《材料力学动载荷课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第10章动载荷前述各章有关构件的工作情况的分析以及强度、刚度、稳定性的计算都是在静载荷作用下进行的，即认为载荷从零开始缓慢增加，杆件上各点加速度很小，可以不加考虑，载荷加到最终值后也不再变化。在工程实际问题中：一些高速运动的构件或零部件，以及加速提升的构件，其质点具有明显加速度。再如锻锤的锤杆、受重物沿铅直或水平方向冲击的构件，更是在瞬间速度发生急剧改变。显然这些情况不能作为静载荷来考虑，称之为动载荷，在动载荷作用下的构件的计算称为构件的动力计算。概述构件的动力计算，包括构件的载荷和内力分析；应力与强度、变形与刚度的分析与计算。

2、对动力学的学习与研究(基本定理与动静法)提供了构件动力计算分析的前提。前面各章在静载荷下对杆件基本变形及组合变形的内力、应力、变形分析，为构件的动载荷下的应力与变形计算奠定了基础。本章将把两方面结合起来应用于杆件的动力计算。对动载荷作用下的构件，只要应力不超过比例极限σP，胡克定律仍然适用．弹性模量也与静载下相同：其强度、刚度和稳定性的条件均与静载荷作用下相同，只不过将其公式中的静载荷与静应力、静变形以动载荷与动应力、动变形代之。静载荷：作用在构件上的载荷是由零开始缓慢地增加到某一定值不再随时间改变。动载荷：使构件产生明显的加速

3、度的载荷或者随时间变化的载荷。本章讨论的问题：作匀加速直线运动和匀角速旋转的构件；在冲击载荷下构件的应力和变形的计算；实验证明：静载荷下服从胡克定律的材料，在动载荷下只要动应力不超过比例极限，仍然服从胡克定律，而且具有相同的弹性模量。动应力：构件内由于动载荷引起的应力。一、作匀加速直线运动构件§10.1匀加速运动构件的应力计算—惯性力法设有等直杆：长L，截面积A,比重，受拉力F作用,以等加速度a运动，求：构件的应力、变形（摩擦力不计）。maFxdx1.动静法(达朗贝尔原理)对作等加速度运动或等速转动构件进行受力分析时，可以认为

4、构件的每一质点上作用着与加速度a方向相反的虚加惯性力,其大小等于质量与加速度的乘积。从而使质点系上的真实力系与虚加的惯性力系在形式上组成平衡力系，这就是达朗贝尔原理即动静法。当构件作匀速直线运动时，加速度等于零，惯性力也等于零；就惯性力而言与构件处于静止状态是相同的。对这类运动下的构件，可视为静载荷的作用。例1一吊车以匀加速度起吊重物Q,若吊索的横截面积为A，材料比重为，上升加速度为a，试计算吊索中的应力。QammxQx解：惯性力为：，吊索截面上的内力：根据动静法，列平衡方程：解得：重物与吊索的重力：吊索中的动应力为：当重物静

5、止或作匀速直线运动时，吊索横截面上的静荷应力为：代入上式，并引入记号，称为动荷系数，则：Qx于是，动载荷作用下构件的强度条件为：式中得[]仍取材料在静载荷作用下的许用应力。动荷系数的物理意义：是动载荷、动荷应力和动荷变形与静载荷、静荷应力和静荷变形之比。因此根据胡克定律，有以下重要关系：分别表示静载荷，静应力，静应变和静位移。式中分别表示动载荷，动应力，动应变和动位移；二、匀角速度旋转构件1.旋转圆环的应力计算一平均直径为D的薄壁圆环绕通过其圆心且垂直于圆环平面的轴作等角速度转动。已知转速为，截面积为A，比重为，壁厚为t。

6、o解：Dto圆环横截面上的内力：oxyd圆环横截面上的应力：式中是圆环轴线上各点的线速度。强度条件为：旋转圆环的变形计算在惯性力集度的作用下，圆环将胀大。令变形后的直径为，则其直径变化，径向应变为所以由上式可见，圆环直径增大主要取决于其线速度。1、计算构件的加速度；2、将相应的惯性力作为外力虚加于各质点动静法解题的步骤：3、作为平衡问题进行处理。例如图a所示，一根长l=12m的14号工字型钢由两根钢缆吊起，并以匀加速度a=10m•s-2上升。已知钢缆的横截面面积A=72mm2，工字钢的许用应力=160MPa，试计算钢缆的动

7、应力，并校核工字钢梁的强度。解：1.计算钢缆内的动应力由型钢表查得，工字钢每米长度的重量qst=165.62N•m-1，抗弯截面系数Wz=16.1×10-6m3。根据题意，动荷因数为工字钢梁在自重作用下的受力图如图b所示由钢梁的平衡方程ΣFy=0，故钢缆内的动应力为2.计算梁内最大静应力最大弯矩和弯曲正应力发生在跨中截面上3.钢梁的强度校核梁内最大动应力为结论：钢梁的强度满足要求。例如图所示，等直杆OB在水平面内绕通过O点并垂直于水平面的z-z轴转动。已知角速度为ω，杆横截面积为A，材料的容重为γ，弹性模量为E。试求杆内最大动应

8、力和杆的总伸长。解：⒈求杆内最大动应力向心加速度为到轴线距离为x处杆单位长度上的动载荷为因此，距轴线距离为x的截面上的轴力为相应的动应力为从而可知杆内最大动应力为⒉求杆的总伸长在x处取一微段dx，其伸长d(Δld)可根据胡克定理求得，即于是，杆的总伸长量为直杆单