最新第14章-动载荷和交变应力总结课件PPT.ppt

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1、第14章-动载荷和交变应力总结§14—1动载荷概念和工程实例一、静荷载的概念：二、动载荷的概念：例:起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为静载。起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动载。旋转的飞轮、气锤的锤杆工作时、打桩均为动荷载作用。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。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。（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。构件在动载荷

2、作用下产生的各种响应（如应力、应变、位移等），称为动响应。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：FNdFNdφdφ2、动应力的计算§14—3构件受冲击荷载作用时的动应力一、冲击一个运动的物体（冲击物）以一定的速度，撞击另一个静止的物体（被冲击构件），静止的物体在瞬间使运动物体停止运动，这种现象叫做冲击。二、冲击问题的分析方法：能量法假设——1、被冲击构件在冲击荷载的作用下服从虎克定律；2、不考虑被冲击构件内应力波的传播3、冲击过程只有动能、势能、变形能的转换，无其它能量损失。4、冲击物为

3、刚体，被冲击构件的质量忽略不计；QhL1、自由落体冲击ΔdFd如图所示，L、A、E、Q、h均为已知量，求：杆所受的冲击应力。解（1）冲击物的机械能：（2）被冲击物的动应变能（3）能量守恒三、冲击问题的简便计算方法Dd为被冲击物的最大变形量，Fd为冲击载荷动荷系数——（4）动应力、动变形QhLΔdFdQΔj例：图示矩形截面梁，抗弯刚度为EI，一重为F的重物从距梁顶面h处自由落下，冲击到梁的跨中截面上。求：梁受冲击时的最大应力和最大挠度。FABCHL/2L/2AL/2L/2BFC解（1）、动荷系数（2）、最大应力（3）、最大挠度bZhYZdjddWFLKK41maxmax==ssFABC

4、hL/2L/2AL/2L/2BFCA、B支座换成刚度为C的弹簧例已知：d1=0.3m,l=6m,P=5kN,E1=10GPa,求两种情况的动应力。（1）H=1m自由下落；（2）H=1m,橡皮垫d2=0.15m,h=20mm,E2=8MPa.HPPhld1d1d2解：（1）=0.0425mm(2)加橡皮垫d2=0.15m,h=20mm,E2=8MPa.=0.75mm,Kd=52.3HPPhld1d1d2２、水平冲击：冲击前：冲击后：冲击前后能量守恒，且vmg动荷系数例：一下端固定、长度为的铅直圆截面杆AB，在C点处被一物体G沿水平方向冲击（图a）。已知C点到杆下端的距离为a，物体G的重

5、量为P，物体G在与杆接触时的速度为v。试求杆在危险点的冲击应力。解：杆内的应变能为由此得(b)AGCB(a)AlBCGav由机械能守恒定律可得由此解得d为式中，于是，可得杆内的应变能为AFCB(c)当杆在C点受水平力F作用时，杆的固定端横截面最外缘（即危险点）处的静应力为于是，杆在危险点处的冲击应力d为1、构件有加速度时动应力计算（1）直线运动构件的动应力（2）水平面转动构件的动应力2、构件受冲击时动应力计算（1）自由落体冲击问题（2）水平冲击问题动响应=Kd×静响应§14-4交变应力、疲劳极限目录交变应力的基本参量在交变荷载作用下应力随时间变化的曲线，称为应力谱。随着时间的变化

6、，应力在一固定的最小值和最大值之间作周期性的交替变化，应力每重复变化一次的过程称为一个应力循环。一个应力循环tO目录通常用以下参数描述循环应力的特征应力比r(2)应力幅(3)平均应力一个非对称循环应力可以看作是在一个平均应力m上叠加一个应力幅为的对称循环应力组合构成。目录r=-1：对称循环；r<0：拉压循环；r=0：脉动循环。r>0：拉拉循环或压压循环。疲劳极限将若干根尺寸、材质相同的标准试样，在疲劳试验机上依次进行r=-1的常幅疲劳试验。各试样加载应力幅均不同，因此疲劳破坏所经历的应力循环次数N各不相同。以为纵坐标，以N为横坐标（通常为对数坐标），便可绘出该材料的应力

7、—寿命曲线即S-N曲线如图（以40Cr钢为例）注：由于在r=-1时，max=/2，故S-N曲线纵坐标也可以采用max。目录104105106107108550650750850Nsmax/MPa从图可以得出三点结论：(1)对于疲劳，决定寿命的最重要因素是应力幅。(2)材料的疲劳寿命N随应力幅的增大而减小。(3)存在这样一个应力幅，低于该应力幅，疲劳破坏不会发生，该应力幅称为疲劳极限，记为-1。目录104105106107108550650