工程力学课件动载荷.ppt

单击以编辑母版标题样式,,单击以编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,第十一章,,动载荷,,,实验证明，在动载荷作用下，如构件的应力不超过比例极限，胡克定律仍然适用构件中因动载荷而引起的应力称为动应力§11-1 概述,,静载荷：载荷由零缓慢增加至最终值，然后保持不变这时，构件内各点的加速度很小，可以忽略不计在动载荷作用下，构件内部各点均有加速度§11-2 构件受冲击时的应力计算,冲击：,两个物体相对碰撞时，在极短的时间内，速度发生,,,急剧的变化，产生很大的相互作用力处于静止状态的构,,,件往往是被冲击物,而高速运动的物体则为冲击物在冲击,,,物与被冲击物之间，必然作用有很大的作用力与反作用力这种在很短的时间内，以很大的加载速度作用在构件上的力，,,,通常称为,冲击载荷,与此同时，构件将产生很大的冲击应力冲击时，冲击物在极短的时间间隔内速度发生很大的变化，精确计算其应力和变形较复杂，通常采用简化计算方法在实用计算中，一般采用能量法现考虑重为Q的重物从距弹簧顶端为 h 处自由下落，在计算时作如下假设:,,1. 冲击物视为刚体，不考虑其变形；,,2.被冲击物的质量远小于冲击物的质量，,,可忽略不计，将它视为无质量的线弹性体，并假设冲击应力象静应力一样瞬时即遍布整个体积；,3.冲击后冲击物与被冲击物附着在一起运动;,,,4.不考虑冲击时能量的损失，即认为系统,,动能与位能的减少，全部转换为被冲击物所增加的变形能。

重物Q从高度为 h 处自由落下，冲击到弹簧顶面上，然后随弹簧一起向下运动当重物Q的速度逐渐降低到零时，弹簧的变形达到最大值Δ,d,，与之相应的冲击载荷即为P,d,根据能量守恒定律可知，冲击物所减少的动能T和位能V，应全部转换为弹簧的变形能U,d,,即,,,动荷系数,,,当载荷突然全部加到被冲击物上，即 h=0 时,由此可见,突加载荷的动荷系数是2，这时所引起的应力和变形都是静荷应力和变形的2倍当构件受水平方向冲击时,,,例：重物Q自由落下冲击在AB梁的B点处，求B点的挠度习题：,,图示矩形截面梁，梁长L=2m,宽度b=75mm,,高度h=25mm，,,材料的弹性模量E=200GPa弹簧的刚度k=10kN/m，今有,,重量Q=250N,的重物自高度h=50mm处自由下落，试求被冲,,击时梁内的最大正应力如将弹簧置于梁的上边，如图（b）,,所示，则受冲击时梁内的最大应力又为何值？,L/2,L/2,A,B,C,h,L/2,L/2,A,B,C,h,Q,Q,（a）,（b）,,解：,（a）弹簧置于梁的下边,L/2,L/2,A,B,C,h,Q,为超静定问题，设在静荷载Q,,作用下弹簧压力为R,B,则：,变形协调条件：,R,B,Q,求静变形与动荷系数：,,静载作用下的最大弯矩：,梁内的最大动应力：,（b）弹簧置于梁的上边：,静定问题: R,B,=Q,L/2,L/2,（b）,静变形及动荷系数：,静载作用下的最大弯矩：,,最大动应力：,,§11-3 交变应力及疲劳破坏,,应力随时间作周期性变化，,,这种应力叫做,交变应力或重复应力,。

交变应力定义,,实例,,静平衡位置,,试验结果表明: 材料在交变应力作用下的破坏情况与静应力破坏有其本质的不同材料在交变应力作用下破坏的主要特征是:,(1) 因交变应力产生破坏时，最大应力值一般低于静载荷作用下材料的抗拉(压)强度极限σ,b,，有时甚至低于屈服极限σ,s,2) 材料的破坏为脆性断裂，一般没有显著的塑性变形，即使是塑性材料也是如此在构件破坏的断口上，明显地存在着两个区域：光滑区和颗粒粗糙区3)材料发生破坏前，应力随时间变化经过多次重复，其循环次数与应力的大小有关应力愈大，循环次数愈少粗糙区,光滑区,裂纹源,,在交变应力作用下发生的破坏，称为,疲劳破坏,用手折断铁丝，弯折一次一般不断，但反复来回弯折多次后，铁丝就会发生裂断，这就是材料受交变应力作用而破坏的例子因疲劳破坏是在没有明显征兆的情况下突然发生的，极易造成严重事故据统计，机械零件，尤其是高速运转的构件的破坏，大部分属于疲劳破坏§11-4 交变应力的循环特征 持久极限,循环特征,平均应力：它相当于由静载荷引起的静应力,应力幅度：它是交变应力中动应力部分,,,对称循环,非对称循环：,,非对称循环：除对称循环外其它应力循环统称为非对称循环。

此时， 可以把非对称循环看成是静应力 和幅度为 的对称循环的叠加脉动循环,,静应力——也称0循环可看成是交变应力的一种特例，这时没有动应力，即 ，于是 ，循环特性 ， 曲线是一条平行于横轴的直线。