工程力学（静力学与材料力学）（范钦珊）－12A－动载荷与疲劳强度简述A.pptVIP

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）。 ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) 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。 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。 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%。 ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 基本假定 ? 机械能守恒定律的应用 ? 动荷因数 ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 基本假定 ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) 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： ? 假设冲击物的变形可以忽略不计，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。 ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) ? 机械能守恒定律的应用 ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) 现以简支梁为例，说明应用机械能守恒定律计算冲击载荷的简化方法。 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。 ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) 在冲击终了时，冲击载荷及梁中点的位移都达到最大值，二者分别用Fd和Δd表示，其中的下标d表示冲击力引起的动载荷，以区别惯性力引起的动载荷。 这种梁可以视为一线性弹簧，弹簧的刚度系数为k。 假设重物下落之前的位置以及梁没有发生变形时的位置为位置1；在冲击终了的瞬间，即梁和重物运动到梁的最大变形时的位置为位置2。考察在这两个位置系统的动能和势能。 Fd ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) 重物下落前和冲击终了时，其速度均为零，因而在位置1和2，系统的动能均为零，即 假设重物下落之前的位置以及梁没有发生