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* 2 改变压杆的约束条件 约束越强,越不容易失稳 * 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) 返回总目录 工程力学(静力学与材料力学) 第二篇 材料力学 * 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) 本书前面几章所讨论的都是静载荷作用下所产生的变形和应力,这种应力称为静载应力(statical stresses),简称静应力。静应力的特点:一是与加速度无关;二是不随时间的改变而变化。 工程中一些高速旋转或者以很高的加速度运动的构件,以及承受冲击物作用的构件,其上作用的载荷,称为动载荷(dynamical load)。构件上由于动载荷引起的应力,称为动应力(dynamic stresses)。这种应力有时会达到很高的数值,从而导致构件或零件失效。 * 工程结构中还有一些构件或零部件中的应力虽然与加速度无关,但是,这些应力的大小或方向却随着时间而变化,这种应力称为交变应力(alternative stress)。在交变应力作用下发生的失效,称为疲劳失效,简称为疲劳(fatigue)。 本章将首先应用达朗贝尔原理和机械能守恒定律,分析两类动载荷和动应力,然后将简要介绍疲劳失效的主要特征与失效原因,以及影响疲劳强度的主要因素。 对于矿山、冶金、动力、运输机械以及航空航天等工业部门,疲劳是零件或构件的主要失效形式。统计结果表明,在各种机械的断裂事故中,大约有 80%以上是由于疲劳失效引起的。疲劳失效过程往往不易被察觉,所以常常表现为突发性事故,从而造成灾难性后果。因此,对于承受交变应力的构件,疲劳分析在设计中占有重要的地位。 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) * ? 等加速度直线运动构件的动应力分析 ? 旋转构件的受力分析与动应力计算 ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 ? 结论与讨论(1) 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) 返回总目录 * ? 等加速度直线运动构件 的动应力分析 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) 返回 * ? 等加速度直线运动构件的动应力分析 对于以等加速度作直线运动的构件,只要确定其上各点的加速度a ,就可以应用达朗贝尔原理施加惯性力。如果为集中质量 m,则惯性力为集中力,即 如果是连续分布质量,则作用在质量微元上的惯性力为 然后,按照材料力学中的方法对构件进行应力分析和强度与刚度计算。 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) * 起重机在开始吊起重物的瞬间,重物具有向上的加速度a,重物上便有方向向下的惯性力。这时吊起重物的钢丝绳,除了承受重物的重量,还承受由此而产生的惯性力,这一惯性力就是钢丝绳所受的动载荷(dynamics load);而重物的重量则是钢丝绳的静载荷(statics load)。作用在钢丝绳上的总载荷是动载荷与静载荷之和: 式中,FT为总载荷;FI与Fst分别为动载荷与静载荷。 ? 等加速度直线运动构件的动应力分析 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) * 单向拉伸时杆件横截面上的总正应力为 其中 分别称为静应力(statics stress)和动应力(dynamics stress)。 ? 等加速度直线运动构件的动应力分析 第12章A 动载荷与疲劳强度概述(1) * 动静法的应用 1 匀加速平动构件中的动应力分析 例子 设杆以匀加速度a作平动, 加上惯性力系。 a 截面积为A,单位体积质量为?。 q F F l b 分布载荷中,包括自重 和惯性力。 则: 注意:这里与理论力学不同,不能用等效力系! * a q F F l b 分布载荷中,包括自重 和惯性力。 则: 加速度为零时: 加速度为a时: 记: ?? 动荷系数 若忽略自重,则 * 加速度为a时: 记: ?? 动荷系数 a q F F l b 杆中央横截面弯矩为: 产生弯曲变形 弯曲应力: 杆的静应力为: 强度条件: * 对线性系统 内力、应力、应变和变形都与外力成线性关系。 动载荷问题的求解 1) 求出动荷系数; 2) 按静载荷求解应力、应变、变形等; 3) 将所得结果乘以动荷系数 Kd 即可。 动荷系数是最重要参数,静载荷作用下的力学量乘以动荷系数后就得到动载荷作用下相应的力学量。 * 动载荷问题的求解 1) 求出动荷系数; 2) 按静载荷求解应力、应变、变形等; 3) 将所得结果乘以动荷系数 Kd 即可。 例如: 按静载求出某点的应力为 则动载下该点的应力为 按静载求出某点的挠度为 则动载下该点的挠度为 强度条件 * * ? 压杆稳定性设计的安全因数法 解:2. 校核压杆C
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