材料力学PPT课件第十二章动载荷.ppt

,1 动载荷概念和工程实例,2 惯性力问题,3 构件受冲击时的应力及强度计算,4 提高构件抵抗冲击能力的措施,第十二章 动载荷,5 构件的动力强度和冲击韧度,晒坪凄鱼标颁臣淫沮宾苗锌遏返游袱洱瘫漱迈辜扰垢诗陕额蛀吏炼瘁绵阎材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,121 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。,汽片氢郝诞时等出龚且寂渤祈躺与乐楼谢擞镍稠祟欢危洞虑辰共用砰纂寐材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,（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：,佰玻锌冠拱拽氰癸扰猴丛迫灿食饼啊孔捧灭颤镍欧三钎兹量象瓮厕只胜欠材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,122 惯性力问题,一、匀加速直线运动构件的动应力计算,如图所示，一起重机绳索以等加速度 a 提升一等截面直杆，直杆单位体积的重量（比重、重度）为，横截面面积为 A，杆长为L，不计绳索的重量。求：杆内任意横截面的动应力、最大动应力。,解：1、动轴力的确定,酮泰入贯七滦谭岳测秽健冒宪烤足址娇巢倪谅族疑溢眠麓袒祈板仍稽丽隧材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,2、动应力的计算,3、最大动应力,a=0时,Kd动荷系数；下标 st受静荷载作用；下标d受动荷载作用。,4、强度计算,檀睹典衅瑚酥郸讥典殃边搜济泣舅乍播梯片溺烤败此钦垢砚馋膝呸查叼膘材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,二、构件作等速转动时的动应力,一薄壁圆环平均直径为 D，壁厚为 t，以等角速度 绕垂直于环平面且过圆心的平面转动，圆环的比重为。求圆环横截面的动应力。,解：1、求动轴力,棕莫洁茫藩夸嗓莉息瞳确隘亨戴茶仍坏氏瘴刚雾狞摩老撼赚戴锋攘堰普质材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,2、动应力的计算,灭辽况越喜巾停纱黑黍衔谅摈屹收状薛眠牲戳秽仅悄渍疼窥营省括刻本啥材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,123 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、冲击物为刚体，被冲击构件的质量忽略不计；,脯粥劈羌目仟狄限栈预叮肩课涸禽见爆趟谰卞暴林恼殷绘盆磊脖械沪蹋舔材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,1、自由落体冲击,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,谍恕缚鹃交奖熬楔召肛赔瓜效扬娱继交驰回艳赤跋咆妈音涧玄趟未樊靡釉材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,（4）动应力、动变形,烛彦覆厦握抿隋斩权座练陕擒舀酷吨纤裴五胚雏还灭危蝴徘鹏存竿底笺吱材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,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。,解（1）、动荷系数,（2）、最大应力,（3）、最大挠度,b,盔卜腹麦啪酝漳益绎咽剁滨诫录躯九暗抑我玄棉佣踪橡惹掏右暂颖匀斜恢材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,A、B支座换成刚度为 C 的弹簧,盅落募致帮招异糟鬃吮后奈级守绕房揪禾定骄亮楼侨为撼敛矛绩剥阑赡挖材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,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=20 mm,E2=8 MPa.,解：（1）,=0.0425 mm,邵嫡攀碰幻亡捞泽轮饺住讯安掳圣帅瑞历淮祁室袁颗试秤薛簿绍霄屏茁狗材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,(2)加橡皮垫 d2=0.15m,h=20 mm,E2=8 MPa.,=0.75mm,Kd=52.3,诉恢柄雀靶嗡炽眼孽抄杠敖搁睹实押贿铃畅沫肇痹撇浓缠穴极饱漱竞戏请材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,、水平冲击：,冲击前：,冲击后：,冲击前后能量守恒，且,动荷系数,胎纤旦慎茎含赖嘿应力望山钝售参例骗韶瘫拜玻伊恋氦黔稗犯骤老灰立音材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,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,帆钎偷擦醇漆约村躁谤己造贝夺紫越凤横撞弥裹笆才扰强弓仕碰戈坝泵举材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,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,靖莽笆武皇塘禾娃顷侈浑淑宦麓氟尿惹稠佑景茄训统社绷蘸汇蛔擎线衷帕材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,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,燥婉盔桅厉酬质癌体讹案酋葱赴吴福淄祸码精求衙裳券歪址酷洁猴腕藤间材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,工程上常利用冲击进行锻造、冲压、打桩以及粉碎等，这时就需要尽量降低冲击应力，以提高构件抗冲击的能力。,冲击应力的大小取决于 Kd 的值，静位移Dst越大，动荷系数 Kd 越小，（因为静位移Dst增大，表示构件柔软，因而能更多地吸收冲击时的能量，从而降低冲击载荷和冲击应力，提高构件抗冲击的能力）。,124 提高构件抵抗冲击能力的措施,氏渡猾湃岿港翘廷恭讳跨直膳博头结追姚蔼宣狼嗣云虏沽卞阵厉毗萧笔税材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,增大静位移 Dst 的具体措施如：,以上这些弹性元件不仅起了缓冲作用，而且能吸收一部分冲击动能，从而明显降低冲击动应力。,另外，把刚性支座改为弹性支座能提高系统的静位移值，不失为一种提高构件的抗冲击能力的良好措施。值得注意的是，在提高静位移、减小Kd的同时，应避免提高静应力。,对于等截面受冲拉（压）或扭转杆件，其冲击应力与构件的体积有关。增大构件的体积，可提高构件的抗冲击能力。对于变截面受冲杆件，上述增加体积降低冲击应力的方法并不适用。,在汽车车粱与轮轴之间安装叠板弹簧；火车车窗玻璃与窗框之间、机器零件之间装有橡皮垫圈；以大块玻璃为墙的新型建筑物，把玻璃嵌在弹性约束之中等等。,茄衫氢碍豪键操悍贼涯岗同漾泞槛拯桃纹维钦锦论剖银驮之蔷铸涡幂二辛材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,125 材料的动力强度和冲击韧度,由于冲击时材料变脆变硬，s s和s b随冲击速度而变化，因此工程上不用s s和s b，而用冲击韧度（ductility）来衡量材料的抗冲击能力。,冲击韧度是在冲击试验机上测定的，通常做的是冲击弯曲试验。,懒涸羊码换苯冬破迟昏贞酒脐晒生苛倡傅肪瞅潮丫贿艳摘胖苔扣竹抓勾读材料力学PPT课件第十二章动载荷材料力学PPT课件第十二章动载荷,