材料力学-第14章 冲击载荷.pdf

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材料力学-第14章 冲击载荷

材料力学 第十四章 冲击载荷 材料力学-第14章 冲击载荷 弹性杆件上的冲击载荷与冲击位移计算 具有一定速度的运动物体,向着静止的构件冲击时,冲 击物的速度在很短的时间内发生了很大变化,即冲击物得到 了很大的负值加速度。这表明,冲击物受到与其运动方向相 反的很大的力作用。同时,冲击物也将很大的力施加于被冲 击的构件上,这种力在工程上称为 “冲击力”或 “冲击载 荷” (impact load )。 材料力学-第14章 冲击载荷 材料力学-第14章 冲击载荷 材料力学-第14章 冲击载荷 材料力学-第14章 冲击载荷 材料力学-第14章 冲击载荷 材料力学-第14章 冲击载荷 当高速行驶的汽车发生碰撞时,所产生的冲击力可能超 过司机体重的20倍,可以将驾乘人员抛离座位,或者抛出车 外。 安全带的作用是在汽车发生碰撞事故时,吸收碰撞能量, 减轻驾乘人员的伤害程度。 汽车事故调查结果表明:当车辆发生正面碰撞时,如果 系了安全带,可以使死亡率减少57 %;侧面碰撞时,可以减 少44 %;翻车时可以减少80%。 材料力学-第14章 冲击载荷 现以简支梁为例,说明冲击载荷的计算方法。 如图所示之简支梁,在其上方高度h处,有一重量为W 的物体自由下落后,冲击在梁的中点。 材料力学-第14章 冲击载荷  基本假定  能量守恒定律的应用  动载系数 材料力学-第14章 冲击载荷  基本假定 材料力学-第14章 冲击载荷 在冲击过程中,构件上的应力和变形分布比较复杂,因此, 精确地计算冲击载荷,以及被冲击构件中由冲击载荷引起的应 力和变形是很困难的。工程中大都采用简化计算方法,它以如 下假设为前提:  假设冲击物的变形忽略不计,即认为冲击物是刚体。从 开始冲击到冲击产生最大位移时,冲击物与被冲击构件一起运 动,而不发生回弹。  忽略被冲击构件的质量,认为冲击载荷引起的应力和变 形在冲击瞬间遍及被冲击构件;并假设被冲击构件仍处在弹性 范围内。  假设冲击过程中没有其他形式的能量转换,机械能守恒 定律仍成立。 材料力学-第14章 冲击载荷  能量守恒定律的应用 材料力学-第14章 冲击载荷 1. 运动过程: P ∆d : d=dynamic 冲击载荷引起的最大位移 h P Fd 最大冲击载荷 P F k =∆ ∆ d d d F d 2. 对应的能量转换:重物的机械能(势能)转换为杆件弹性能 机械能: E P (h =+∆ ) d F ∆ ∆ k∆2 应变能: V d d k=∆ ⋅ d d ε d

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