11动载荷-交变应力.ppt

所以，承受突加载荷时，构件内的应力和变形 均为静载时的两倍。 讨论 减小冲击载荷和冲击应力的措施 由冲击动荷系数公式 可以看出：要使Kd小，应使 △st 大。 即：应使结构上受冲击点的静位移尽量地大。 在满足刚度和强度要求的前提下 可以看出：要使Kd小，应使 △st 大。 即：应使结构上受冲击点的静位移尽量地大。 在满足刚度和强度要求的前提下 工程实例 气缸 冲击问题的一般解题步骤 注意 1) 对于不是垂直冲击或水平冲击问题，或不满 足 条件（冲击前无应力和变形），则需要应 用机械能守恒定律进行计算。 2) △st 是结构上被冲击点的静位移。 1) 判断是垂直冲击还是水平冲击； 2) 求 △st ； 3) 求 Kd ; 4) 计算静应力 ?st ； 5) 计算动应力 ?d = Kd ?st . 例10-4 已知: 悬臂梁, EI, l, Q, h。 求：△B 和 ?dmax。 解： 垂直冲击问题 B点静位移 l A B h 垂直冲击动荷系数 B点动位移 最大静弯矩 B点动位移 最大静应力 最大动应力 例10-5 已知: AC杆在水平面内 以匀角速度? 绕A点转 动，因在B点卡住而突 然停止转动。集中质量 重 Q, AC杆: l, EI, W。 求：最大冲击应力 ?d。 解： 速度发生突然变化，是冲击问题。 静位移 因为不计杆的质量，所以相当于水平冲击问题. 静位移 水平冲击动荷系数 最大静弯矩发生在B点 最大静弯矩发生在B点 最大静应力 最大动应力 §11.4 交变应力下材料的疲劳破坏.疲劳极限 1 交变应力 交变应力 ? 构件内随时间作周期性变化的应力。 例子 齿轮根部 火车轮轴 电机偏心转子引起梁的振动 2 疲劳失效 构件在交变应力作用下发生的破坏现象，称 为疲劳失效，简称疲劳。 例子 例子 3 疲劳失效的特点 1）构件长期在交变应力下工作，虽然最大工作 应力低于屈服极限，也会发生突然断裂； 2）交变应力作用下的疲劳破坏，需要经过一定 数量的应力循环； 3）构件在破坏前没有明显的塑性变形预兆，即 使韧性很好的材料，也呈现脆性断裂； 4）金属材料的疲劳断裂断口上，有明显的光滑 区域与颗粒区域。 4）金属材料的疲劳断裂断口上，有明显的光滑 区域与颗粒区域。 4 疲劳失效的机理 光滑区域 颗粒状区域 4 疲劳失效的机理 交变应力 突然断裂，形成断口的颗粒状粗糙区 晶格位错 位错聚集 微观裂纹 滑移带 宏观裂纹 宏观裂纹扩展，形成断口的光滑区 5 交变应力的循环特征，应力幅和平均应力 应力循环 按正弦规律变化的交变应力如图所示。 循环特征 (应力比) 平均应力 循环特征 (应力比) 平均应力 应力幅值 对称循环 ?max 与 ?min 大小相等，符号相反的应力循环。 对称循环 ?max 与 ?min 大小相等，符号相反的应力循环。 对于对称循环， 有： 除对称循环以外的循环，都称为不对称循环。 ?min =0 ( 或 ?max =0)的循环，称为脉动循环。 脉动循环 脉动循环 ?min =0 ( 或 ?max =0)的循环，称为脉动循环。 对于脉动循环， 有： 或： 对于脉动循环， 有： 或： 交变应力的特例 ?? 静应力 对于静应力， 有： 6 持久极限 持久极限 是疲劳强度设计的依据。 持久极限 持久极限由疲劳试验确定 疲劳试样（光滑小试样） ?? 经过无穷多次应力循环而不发生疲劳失 效时的最大应力值。 又称为疲劳极限。 持久极限由疲劳试验确定 疲劳试样（光滑小试样） 弯曲疲劳试验设备 弯曲疲劳试验设备 这样做的试验是对称循环的情况。 应力 ? 寿命曲线（S-N曲线） 应力 ? 寿命曲线（S-N曲线） ?-1 N ? 在某一 应力水平下 疲劳失效时 的循环次数， 也称为寿命。 对称循环时 的持久极限 用 ?-1 表示。 条件持久极限 对钢材，循环次数达到107时的 持久极限。 ?-1 条件持久极限 对钢材，为循环 次数达到 107 时 的持久极限。 对有色金属等没 有水平渐进线的 材料，为循环次 数达到108时的持久极限。 不同循环特征的 S - N 曲线 7 影响持久极限的因素 1） 构件外形的影响 构件外形突然变化 应力集中 使持久极限 显著降低 * * 第十一章 动载荷.交变应力 §11.1 概述 §11.2 构件作等加速直线运动或等速转动时 的动应力计算 §11.3 杆件受冲击荷载作用时的动应力计算 §11.4 交变应力下材料的疲劳破坏。疲劳极限 §10. 1 概述 1 . 动载荷 静载荷 载荷从零开始缓慢地增加到最终值。 可