华北理工刘鸿文材料力学课件第10章 动载荷

§10-1概述第十章动载荷一、有关

概念静载荷载荷特点缓慢加载加载至一定值后，载荷不变结构特点：各点加速度可略去动载荷载荷特点：明显地随时间变化，或以明显的速度加到结构上结构特点：各点加速度大动应力——因动载荷引起的应力主要研究①匀加速直线运动和匀速转动②冲击一、杆件作匀加速直线运动：复习：运用达郎伯原理，将动力学问题转化成静载荷问题处理WTv=v0WTa§10-2动静法的应用

求：对杆进行应力分析qjL解:分析(1)、杆件载荷分析①杆自重：②绳拉力：T③惯性力(2)、用截面法求x截面处应力qdx动荷系数例:起吊直杆:已知：杆l、A、γ，加速度a，(3)、应力4、强度条件qjLqdx二、构件作匀速转动例：已知：D、δ、ω=常数求：应力解：1、载荷分析：近似看成沿壁厚等大∴惯性载荷2、求内力：Danaτ=0qdωqdyφdφNdNdDanaτ=0qdωqdyφdφNdNd讨论：构件作匀速转动时，构件内应力与截面尺寸无关，所以，应力过大时，通过加大截面尺寸增加强度无效，最理想的措施是降低转速。4、强度条件3、应力圆环中线处线速度例10.1在AB轴的B端由一个质量很大的飞轮。与飞轮相比，轴的质量可以忽略不计。轴的另一端A装有刹车离合器。飞轮的转速为n=100r/rin,转动惯量Ix=0.5kNms2

轴的直径d=100mm。刹车时使轴在10秒内均匀减速停止转动。求轴内最大动应力。解：例10.1在AB轴的B端由一个质量很大的飞轮。与飞轮相比，轴的质量可以忽略不计。轴的另一端A装有刹车离合器。飞轮的转速为n=100r/rin,转动惯量Ix=0.5kNms2

轴的直径d=100mm。刹车时使轴在10秒内均匀减速停止转动。求轴内最大动应力。§10-3构件受冲击时的应力和变形

冲击冲击力冲击应力研究方法：能量法一、能量法思想：且假定：①冲击物无弹跳②被冲击物质量略③无其它能量损失④认为材料在线弹性范围内T+V=VεdAB动能+势能=变形能二、冲击应力σd的计算：以冲击物自由落下为例进行分析认为：在整个冲击过程中材料服从虎克定律冲击物：V=P（h+Δd）；T=0被冲击物：由：T+V=VεdPPFdΔdΔsthPPΔstΔd解方程：取：hPΔd令：则：—被冲击物的最大变形—载荷P下的变形近似性在：上面四点假设的存在hPΔd三、强度条件：四、对Kd的讨论：1、关于表达式（只适于冲击物作自由落体）（1）、Δst要具体问题具体求P例：图示杆例：图示梁,求C截面挠度。ABL/2L/2c解：Ph(2)若h未知，已知冲击开始时的冲击速度v则：(3)若将一物体突然放手加到另一物上即：h=0则：说明应力相当于静载时的2倍P2、冲击物以其它运动形式冲击构件：（1）冲击物以等速水平运动形式冲击构件：PP公式推导:T+V=Vεd（2）冲击物以一定速度V0，从h处下落：由：得：T+V=VεdPh（3）轴受冲击：轴受飞轮冲击：nn

五、提高构件抗冲击能力的措施1、增大构件的静位移可减小A，但效果不好（A减小，加大，但加大）在冲击物与构件之间或构件支座下加弹簧等缓冲装置则

↑，且不变P注意：加大构件尺寸时，不能局部加大，受冲击构件尽可能做成等截面（a）、（b）图比较：2、有时可改变受构件的尺寸：PP例12.4：水平面内的AC杆绕通过A点的垂直轴以匀角速度ω转动，杆C端有一重为Q的集中质量。因故障在B点卡住而突然停止转动，求AC杆内最大冲击应力（AC杆质量略）解:由：T+V=Vεd冲击韧度—表示材料抵抗冲击能力的指标—冲断标准试件时，试件缺口处截面单位面积上所消耗的能量塑性材料的大于脆性材料对承受冲击的构件，应保证同时从手册上可查到具体工作环境下材料必须达到的由冲击实验测定§10–4冲击韧度例：（习题12-19）圆轴直径d=6cm,L=2m,左端固定，右端有一直径D=40cm的鼓轮。轮上饶以钢绳，绳的端点A悬挂吊盘。绳长L1=10m,横截面面积A=1.2cm2,E=200GPa.轴的剪切弹性模量G=80GPa,重量P=800N的物块自h=20