jwj-11 动载荷课件.ppt

动载荷 交变应力 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。 动载荷的概念与分类 使构件产生明显的加速度的载荷或随时间变化的载荷 分类： 惯性载荷 冲击载荷 振动载荷 交变载荷 惯性载荷作用下的动应力和动变形 一、构件作等速直线运动时的动应力与动变形 此类问题的特点: 加速度保持不变或加速度数值保持不变，即角速度w = 0 解决此类问题的方法: 牛顿第二定律 动静法（达朗伯原理） 达朗伯原理的回顾 用静力学的方法求解动力学的问题。 虚拟的“惯性力” 惯性力与主动力、约束力共同构成“平衡力系”，通过静力学平衡方程求解未知力。 问题 1 起重机以等加速度 a 起吊重量为W的物体，求钢索中的应力。 问题 1 首先对重物进行受力分析 问题 1 动应力、动变形与动载荷因数的关系 §2 构件作等加速直线运动或 匀速转动时的应力计算 一、构件作等加速度直线运动时的应力计算 以矿井升降机以等加速度a起吊一吊笼为例。 吊笼重量为Q；钢索横截面面积为A，单位体积的重量为 。求吊索任意截面上的应力。 动荷系数 二、构件作等速转动时的应力计算 冲击问题的特点: 构件受到外力作用的时间很短，冲击物的速度在很短的时间内发生很大的变化，甚至降为0，冲击物得到一个很大的负加速度 a 解决冲击问题的方法: 近似但偏于安全的方法--能量法 采用能量法处理冲击问题的基本假设: 1、除机械能外，所有其它的能量损失（塑性变形能、热能）等均忽略不计； 2、冲击过程中，结构保持线弹性范围内，即力与变形成正比； 3、假定冲击物为刚体，只考虑其机械能，不计变形能； 4、假定被冲击物为弹性体，只考虑其变形能，不考虑其机械能。 由能量守恒: 冲击时，冲击物在极短的时间间隔内速度发生很大的变化，其加速度a很难测出，无法计算惯性力，故无法使用动静法。在实用计算中，一般采用能量法。 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Δd，与之相应的冲击载荷即为Pd。 若已知冲击开始瞬间冲击物与被冲击物接触时的速度为 v，则 若已知冲击物自高度 h 处以初速度 下落,则 讨论一受冲击的弹性梁，设有重量为W的物体自高度为h处自由落体作用于梁的1点，梁的变形和应力。 在冲击物自由下落的情况下，冲击物的初速度和末速度为零，故动能没有变化，即: Ek = 0 当重物落到最低点1’时，重物损失的势能为: EP=W ( h + △d) 在冲击过程中，冲击载荷作功等于梁的变形能，则: Ve=(Fd △d)/2 而重物以静载荷的方式作用于梁上时，相应的静变形为△st，在线弹性范围内，载荷和位移成正比，有: 引用冲击动荷因数Kd 当构件受水平方向冲击时 几种常见的冲击动荷因数 1、冲击物体作为突加载荷作用在梁上，此时h=0 几种常见的冲击动荷因数 3、自由落体，已知冲击物冲击时的初动能: 例：容重为γ，杆长为ｌ，横截面面积为Ａ的等直杆，以匀加速度ａ上升，作杆的轴力图，并求杆内最大动应力。 例：图示均质杆AB，长为ｌ，重量为Q，以等角速度ω绕铅垂轴在水平面内旋转，求AB杆内的最大轴力，并指明其作用位置。 例：等截面刚架的抗弯刚度为 EI，抗弯截面系数为 W，重物Q自由下落时，求刚架内的最大正应力（不计轴力）。 例：重量为Q的物体以水平速度ｖ撞在等截面刚架的端点C，刚架的EI已知，试求动荷系数。 例：重物Q自由落下冲击在AB梁的B点处，求B点的挠度。 例：图示钢杆的下端有一固定圆盘，盘上放置弹簧。弹簧在 1kN的静载荷作用下缩短0.625mm。钢杆直径d=40mm, l =4m，许用应力[σ]=120MPa, E=200GPa。若有重为 15kN的重物自由落下，求其许可高度h。 例题 如何提高构件的抗冲击能力？ 1、降低构件刚度。（在被冲击构件上增加缓冲装置，比如缓冲弹簧，弹性垫圈，弹性支座）； 2、避免构件局部削弱； 3、增大构件体积。 冲击韧度 材料在冲击载荷作用下，虽然其变形和破坏过程仍可以分为弹性变形、塑性变形和断裂破坏几个阶段，但其力学性能和静载荷时有明显的差异，主要表现为: 屈服点有较大的提高但是塑性明显下降，材料产生明显的脆性倾向。 为了衡量材料抵抗冲击的能力，工程上提出了冲击韧度的概念，由冲击试验确定。 冲击试验机 冲击试件 试验原理 §4 交