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材料力学 第十章 动载荷 材料力学Mechanics of Materials 苏文政 土木与安全工程学院 力学教研室 wzhsu@126.com 第十章 动载荷 §10.1概述 §10.4杆件受冲击时的应力和变形 §10.1 概述 静载荷：载荷从零开始平缓地增加，加载过程中，各点加速度很小，忽略不计 动载荷：载荷随时间变化，或者加载过程中有明显的加速度产生 实验表明，只要应力不超过比例极限，胡克定律仍适用于动载荷下应力、应变的计算，弹性模量也与静载下的数值相同 §10.4 杆件受冲击时的应力和变形 定义：冲击物与受冲构件接触的非常短暂的时间内，速度发生很大变化。 难点：冲击物与受冲构件的接触区域内应力分布复杂，冲击时间短，冲击力随时间变化难以确定。 求解思路：根据能量守恒简化求解过程，冲击系统减少的动能和势能全部转化未受冲击构件的应变能。 假设：冲击物不产生应变能；忽略受冲击件的动能和势能（冲击物的机械能转化为受冲击件的应变能）。 二 冲击问题求解 二 冲击问题求解（续） 二 冲击问题求解（续） 二 冲击问题求解（续） 三 讨论 讨论（续） 四 提高构件抗冲击性能的措施 冲击时的应力和变形习题课 习题一（续） 习题二 习题二 习题三 习题四：教材10.13，p22 * * 一 概述 受冲击物简化为弹簧 冲击物动能减少T，势能减少V=PΔd 根据能量守恒：T+PΔd = V? P 冲击过程的能量转换 受冲击物应变能增加Vε 设体系速度为零时弹簧动载荷为Fd 功能守恒：FdΔd/2= Vε P 冲击过程的功能转换 冲击过程动载荷做功为FdΔd/2 弹簧产生应变能Vε 综合全过程 若重物P以静载方式加载，产生静变形Δst和静应力σst 由于在线弹性范围内，胡克定律仍然适用 求解 冲击动荷因数 冲击问题的求解方法 1）h处自由落体冲击 2）突然加于构件上的载荷 相当于h=0的自由落体 3）水平放置的系统 原则：在尽可能不增加?st的前提下，通过降低Kd，增加Δst，降低Kd 方法：放置缓冲器等 习题一：教材10.17，p23 解：当有弹簧时，静位移包含两部分，弹簧的变形和杆的伸长 弹簧的变形： 杆的伸长： 故： 静应力为： 故： 若没有弹簧，静位移只包含杆的伸长 可见弹簧的缓冲作用非常明显 比较冲击动荷系数的大小（h较大） （a） （b） （c） （d） （a） （b） （c） （d） 解： 因此动荷系数取决于静变形 比较冲击动荷系数的大小（h较大） （a） （b） （c） 解：动荷系数取决于静变形 思考：动应力呢？ * * *