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第二十四章 变形固体几个动力失效问题
第二十四章 变形固体的几个动力失效问题;§ 24.1 概述
§ 24.2 惯性力问题
§ 24.3 冲击问题 (重点)
§ 24.4 交变应力问题;静载荷: 从0开始,缓慢增加到某一值后就保
持不变。;* 同静载的地方:实验表明:;§ 24.2惯性力问题;强度指标:对于惯性力问题,材料性能的变
化可以忽略不计.;24.2.1 构件作匀加速直线运动;静载;现: ;24.2.2 构件作匀速转动(或匀加速转动) ;2.内力,应力
取上半部研究;3.强度条件:;例24.1;解:
1.以A为原点,沿杆轴方
向: 轴。沿任一部位B
切开,以 为研究对
象。截面上的动轴力 ,动剪力;2.求 ;§ 24.3 冲击问题 (重点);§ 24.3 冲击问题 (重点);假设:
1.冲击物为刚体 ,并略去冲击过程
中的能量损失(声能、热能等)
2.被冲击构件质量可以略去不计。
3.冲击与被冲击一经接触,即附着在一起,
直至构件上被冲击处的位移达到最大值。
(冲击过程认为到此结束);式中 为被冲击构件达到最大变形位置
(此时冲击物速度为0)时的瞬时载荷,变形和
应力 时的冲击问题,可以采用静强度
指标。
实例:冲床、轴急刹车;24.3.1 铅垂刹车;:冲击过程增加变形能为 ;∴ ;例:;2.冲击物以初速度 下落
方向不受限制。在接触到被冲击构件之
前下落了高度为h的一段距离。但最终接触
到被冲击构件时,冲击方向是铅垂向下的。
将冲击物以 开始下落到冲击结束作为
一个全过程。;例:;公式讨论:1.当初速度 时,即得自由
下落公式。;24.3.2 水平冲击 ;例 24.3 水平面内AC杆(质量不计),C端
重物重量Q,AC绕A以 匀速转动。因故障
在B点卡住而突然停止转动。求AC杆内最大
冲击应力(AC弯矩截面系数W已知);∴ ;2. ;24.3.3 扭转冲击 ;分析:10秒内匀减速球属惯性力问题 ,若A
端突然急刹车,瞬间停止转动,则属
扭转冲击问题。;离合器作用在轴上,摩擦力偶矩, 由 ; 此轴安全 ;由 即 ;2.突然急刹车的 与正常刹车(10秒匀速)
相比,是396倍,∴工程实际中重要轴是不允
许突然刹车的。在操作规程中规定刹车过程
不得少于若干秒,以保证轴的安全。 ;24.3.4 冲击与其它问题的组合;4.进一步求被冲击结构上 ,解决强
度、 刚度问题。;1.求解静不定;2.求 (将下图 与、 图乘) ;4. 求 先求 ;24.3.5 提高构件抗冲击能力措施 ;2.尽量增加构件长度(许可范围)
3.受拉压冲击构件最好采用等截面杆;§ 24.4 交变应力问题 24.4.1 交变应力与疲劳失效 ; * 火车轮轴 ;2.疲劳失效的概念及特点 ;特点 (1)最大工作应力远低于静强度指标时,
疲劳破坏就可能发生。(所以进
行强度计算时,不能再采用静强
度指标)但这种破坏不是立刻发
生的,而要经历一段时间,甚至很
长时间。;∴ 疲劳破坏没有先兆。断裂突然,后果
严重。应掌握疲劳强度计算。
本节只研究金属疲劳。(非金属疲劳、高湿疲劳、声疲劳、冲击疲劳);24.4.2 交变应力表现法 ; 任何一个交变应力均可用: 表示
三种典型的交变应力。 ; * 时,统称非对称循环。可将其视为一个
相当于 的静应力叠加一个应力幅为 的对
称循环交变应力。;24.4.3 材料的持久极限 ; 本节介绍的就是高循环疲劳的强
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