材料力学－第10章 动载荷与疲劳强度概述.ppt

? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(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 动载荷与疲劳强度简介(1) ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(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 动载荷与疲劳强度简介(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 动载荷与疲劳强度简介(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 动载荷与疲劳强度简介(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 动载荷与疲劳强度简介(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 动载荷与疲劳强度简介(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 动载荷与疲劳强度简介(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。 ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) 以位置1为势能零点，即系统在位置1的势能为零，即 重物和梁(弹簧)在位置2时的势能分别记为V2(W)和V2(k)： ? 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 第12章A 动载荷与疲劳强度简介(1) 在上述两式中，V2(W)为重物的重力从位置2到位置1(势能零点)所做的功，因为力与位移方向相反，故为负值；梁的势能V2(k) 等于冲击力从变形后的位置2到变形前的位置1时所做的功，故为负值，数值上等