最新动载荷(0509)幻灯片.ppt

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1、动载荷(0509)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度的载荷或者随时间变化的载荷。9/18/20212材料力学本章讨论的三类问题：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；交变应力。9/18/20213材料力学动载荷/等加速运动构件的应力计算于是，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

2、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；9/18/20217材料力学动载荷/等加速运动构件的应力计算2、等角速度旋转的构件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。o解：等角速度转动时，环内各点具有向心加速度，且D>>t可近似地认为环内各点向心加速度相同，。沿圆环轴线均匀分布的惯性力集度为：Dto9/18/20218材料力学动载荷/等加速运动构件的应力计算圆环横截面上的内力：oxyd圆环横截面上的

3、应力：式中是圆环轴线上各点的线速度。强度条件为：9/18/20219材料力学旋转圆环的变形计算动载荷/等加速运动构件的应力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。9/18/202110材料力学二、构件受冲击时的应力和变形计算9/18/202111材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算vQa受冲击的构件冲击物冲击问题的特点：结构（受冲击构件）受外力（冲击物）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，甚至降为零，冲击物得到一个很大

4、的负加速度a，结构受到冲击力的作用。采用能量法近似计算冲击时构件内的最大应力和变形。9/18/202112材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算根据能量守恒定律，即:冲击物接触被冲击物后，速度0，释放出的动能；:冲击物接触被冲击物后，所减少的势能；:被冲击构件在冲击物的速度0时所增加的变形能。9/18/202113材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算计算冲击问题时所作的假设：4、略去冲击过程中的其它能量损失，如塑性变形能、热能等。1、在整个冲击过程中，结构保持线弹性，即力和变形成正比。2、假定冲击物为刚体。只考虑其机

5、械能，不计变形能。3、假定被冲击物为弹性体。只考虑其变形能，不计机械能（被冲击物质量不计）。9/18/202114材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算根据假设，工程实际上的梁、杆均可简化为弹簧来分析。现以一弹簧代表受冲构件，受重物Q,在高度H处落下的作用，计算冲击应力。QHABQHQH弹簧9/18/202115材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算QH弹簧设：重物Q自高度H落下，冲击弹性系统后，速度开始下降至0，同时弹簧变形达到最大值。此时，全部（动）势能转化为变形能，杆内动应力达最大值（以后要回跳）。就以此时来计算：释

6、放出的动能（以势能的降低来表示）增加的变形能，在弹性极限内QQ9/18/202116材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算FQ被冲击构件增加的变形能U，是等于冲击载荷在冲击过程中所作的功。：冲击物速度为0时，作用于杆之力。于是变形能为根据能量守恒：根据力和变形之间的关系：且9/18/202117材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算可以得到：即解得：式中“+”对应的是最大变形，“-”代表的是回跳到的最高位置。所以取正值。即9/18/202118材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算式中为冲击时的动荷系数，其中是结构

7、中冲击受力点在静载荷（大小为冲击物重量）作用下的垂直位移。9/18/202119材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算因为所以冲击应力为强度条件为9/18/202120材料力学动载荷/等加速运动构件的应力计算因此在解决动载荷作用下的内力、应力和位移计算的问题时，均可在动载荷作为静荷作用在物体上所产生的静载荷，静应力，静应变和静位移计算的基础上乘以动荷系数，即通常情况下，。9/18/202121材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算1、若冲击物是以一垂直速度v作用于构件上，则由可得：关于动荷系数的讨论:2、当h=0或v=0时

8、，重物突然放在构件上，此时。9/18/202122材料力学动载荷/构件受冲击时的应力和变形计算3、当时，可近似取，误差<5%。当时，可近似取，误差<10%。4、不仅与冲击物的动能有关，与载荷、构件截面尺寸有关，更与有关。