动载荷与交变荷载课件.pptVIP

11动荷载交变应力11.1概述11.2构件等加速直线运动或等速转动时的动应力计算11.3构件受冲击荷载作用时的动应力计算11.4交变应力下材料的疲劳破坏·疲劳极限

11.1概述11.1.1基本概念l静荷载：荷载由零缓慢增加至最终值，然后保持不变。构件内各质点加速度很小，可略去不计。l动荷载：荷载作用过程中随时间快速变化，或其本身不稳定（包括大小、方向），构件内各质点加速度较大。例:起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为静荷载。起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动荷载。旋转的飞轮、气锤的锤杆工作时、打桩均为动荷载作用。l动响应：构件在动载荷作用下产生的各种响应（如应力、应变、位移等）。

11.1.2动载荷问题的分类及研究方法动载荷问题的分类：（1）构件作等加速直线运动和等速转动时的动应力计算；（2）构件在受冲击和作强迫振动时的动应力计算；（3）构件在交变应力作用下的疲劳破坏和疲劳强度计算。动载荷问题的研究方法：实验表明：在静载荷下服从虎克定律的材料，只要应力不超过比例极限，在动载荷下虎克定律仍成立且E=E。静动本章将应用达朗贝尔原理和能量守恒定律，分析动载荷和动应力。

11.2构件作等加速直线运动或等速转动时的动应力11.2.1构件作等加速直线运动时的动应力对于以等加速度作直线运动构件，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，然后，按照弹性静力学中的方法对构件进行应力分析和强度与刚度计算。如图所示，一起重机钢索以等加速度a提升一重物，重物的重量为G，不计钢索的重量。求：钢索的动应力。解：1、动轴力的确定FNd2、动应力的计算aaGFI

说明：1、由此例题可知，动荷载下的应力计算是运用动静法，将其转化为静荷载求得。2、计算结果中，反映了在相应静荷载基础上动荷载的效应，称动荷因数，用K表示，则d3、强度计算

11.2.2构件等速转动时的动应力一薄壁圆环平均直径为D，以等角速度w绕垂直于环平面且过圆心的平面转动。已知圆环的径向截面面积A和材料密度r。求圆环径向截面的正应力。wD解：1、求动轴力qddj2、动应力的计算jFNdFNd

作业：习题6-1习题6-8

11.3构件受冲击荷载作用时的动应力11.3.1冲击一个运动的物体（冲击物）以一定的速度，撞击另一个静止的物体（被冲击构件），静止的物体在瞬间使运动物体停止运动，这种现象叫做冲击。冲击问题的分析方法：能量法由于冲击过程极短，精确计算其应力和变形较复杂。通常采用简化计算。假设：1、被冲击构件在冲击荷载的作用下服从虎克定律2、冲击物与被冲击构件一起运动，无回弹。冲击应力瞬时传遍被冲击构件3、冲击过程只有动能、势能、变形能的转换，无其它能量损失4、冲击物为刚体，被冲击构件的质量忽略不计

11.3.2自由落体冲击已知：一重量为P的重物由高度为h的位置自由下落，冲击到固定在等截面直杆下端B处的圆盘上，杆AB的长度为l，横截面面积为A。求冲击位移。APAABBB解：按简化计算法，不考虑系统冲击过程中热能、声能及其它形式能量的损失。

APAABBB冲击前：势能动能动能冲击后：应变能（弹性范围）根据能量守恒定理：

降低动荷因数的措施：1、增大相应的静位移。例如在发生冲击的物体间放置一弹簧（缓冲弹簧）2、减小冲击物自由下落的高度。当h→0时，即重物骤然加在杆件上，K=d2，表明骤然荷载引起的动应力是将重物缓慢作用所引起的静应力的2倍。

例11-1图示矩形截面梁，抗弯刚度为EI，一重为F的重物从距梁顶面h处自由落下，冲击到梁的跨中截面上。求：梁受冲击时的最大应力和最大挠度。b解（1）、动荷因数F根据能量守恒原理，有HCBAzhDdL/2L/2yFdFCABDstL/2L/2

静位移bFHCBAzhDd（2）、最大应力（3）、最大挠度L/2L/2yFdFCABDstL/2L/2

A、B支座换成刚度为k的弹簧FHCBAAL/2L/2FdCBB支座换成刚度为k的弹簧wFHCBAL/2L/2FCABdw

例11-2已知：d=0.3m,l=6m,F=5kN,E=10GPa,求两种情况的动应力。11（1）H=1m自由下落；（2）H=1m，橡皮垫d=0.15m,h=20mm，E=822MPa.解：（1）无橡皮垫FFHd2Hl(2)加橡皮垫K=52.3d

例11-3已知F、H、a、EI，求图示刚架在自由落体冲击下A点的动位移和最大动弯矩。解：(1)B点的静位移ACBEIaEIaEID(2)动荷因数F1(3)A点的动位移ACBEIEIEIDaa

ACBEIaEIaEI（↑）D(4)最大动弯矩F1