材料力学(19)第十五章-1.ppt

1、Page1,本 讲 内 容,第十五章 动载荷,15-3 冲击应力分析,第十六章 疲劳,Page2,15-3 冲击应力分析,前面我们所讨论的，都是构件在常温静载作用下的强度、刚度和稳定性问题,静载：,动载：,载荷随时间变化而变化或者构件本身有加速度,动载分类：,Page3, 冲击问题简介：,冲击：,物体以一定速度作用在构件上，而且在极短的时间内，物体速度变为零，这时，物体与构件之间产生很大的相互作用力。,冲击载荷：,冲击时物体与构件之间的相互作用力,冲击问题非常复杂：,Page4, 冲击问题分析的简化计算方法：,工程简化假定：, 忽略被冲击物惯性不计弹性波, 忽略热能损失,分析方法：,机械能,应

2、变能, 冲击物为刚体，且始终保持接触,功能原理,Page5,设最大冲击载荷为Pd 最大冲击位移为d,刚度系数,冲击载荷引起的外力功：,Page6,刚度系数K的确定：,静载荷P引起梁的相应静位移st,以Pd为外载荷，即可进行应力分析,Page7, 讨论：, H=0，, 刚度系数k越大，Pd越大, 上述计算未计及能量损失，因此应变能被高估, 冲击问题工程分析的根本方法是能量守恒,动荷系数,Page8,例：已知P=500N, H=20mm, l=100mm, b=50mm, E=200GPa, 求如下两种情况下中间截面挠度d和梁内的最大正应力d 1) 两端铰支。 2) 两端弹簧支持，k=100N/m

3、m,1) 两端铰支,Page9,2) 两端弹簧支持(k=100N/mm),将梁与弹簧作为一个弹性系统,st和d均包含梁与弹簧的变形,Page10,例：图示相同梁AB、CD，自由端间距=Ql3/3EI，当重为Q的物体突然加于AB梁的B点时，求CD梁C点的挠度f。,解：,重物势能损失：,梁的应变能：,Page11, 讨论：,1、若,2、若,B点与CD梁刚好接触,B点与CD梁没有接触,Page12,第十六章 疲劳, 疲劳问题概述, 以前我们接触到的问题大多为静载问题, 冲击问题是一类动载问题 (接触时间短，相互作用力大), 疲劳问题是另一类动载问题 (载荷随时间循环变化), 人们对疲劳问题的认识与工

4、程实际问题密切相关,Page13, 1948年美国“马丁202”运输机在正常航行中突然坠毁 1951年英国的“鹞式”飞机在澳大利亚出事 1952年美国“F86”歼击机在空中爆炸 1956年英国的两架“彗星式”喷气客机接连在地中海上空爆炸 1959年，F-111战斗轰炸机在俯冲拉起时一个机翼突然断折， 不久以后，C-5A军用运输机机翼又出现裂纹 1979年一架 DC10型客机在起飞后不久坠毁,经过事故的调查分析，发现这些事故都是由于疲劳破坏造成的。,一连串的飞机事故引起世界各国、 特别是航空工业部门的极大关注和震惊！,Page14,（1）,（2） 经历多次应力循环，损伤累积,（3） 没有明显塑性

5、变形，脆性断裂,（4） 断口：光滑区，粗粒状区,晶界滑移微裂纹裂纹缓慢扩展（光滑区）快速扩展（脆断）, 疲劳破坏的特点：,Page15,对称循环,脉动循环,17-2 循环应力及其类型,Page16,钛合金M81.25-4h6h/4G5G 配合螺栓实验中值S-N曲线,17-3 SN曲线和材料的疲劳极限,Page17,（1）构件外形影响,有效应力集中系数,（2）构件尺寸影响,尺寸系数,试样越大，处于高应力区的材料多，易形成疲劳裂纹,17-4 影响构件疲劳极限的主要因素,（3）表面加工质量影响,Page18,作业：15-8,15-10, 15-11,15-12,Page19,考 试 范 围,上册： 第八章1-7节(平面应力状态分析解析法与应力圆法， 平面应变状态分析解析法，广义胡克定律) 第九章1-5节(强度理论、薄壁圆筒) 第十章1-5节（弯拉、弯扭） 第十一章(压杆稳定问题的计算，简单结构稳定性分析 不包括折减系数法。) 下册：第十二章(剪心概念和转换截面法) 第十三章1-5节(卡氏第二定