第十二章-动载荷-材料力学课件.ppt

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1、第十二章第十二章 动载荷动载荷 12.4 冲击韧度冲击韧度12.1 概概 述述 12.2 构件有加速度时的动应力计算构件有加速度时的动应力计算 12.3 构件受冲击时的动应力计算构件受冲击时的动应力计算一一.什么叫动载荷什么叫动载荷 载荷载荷静载静载动载动载12.1 概述概述静定静定静不定静不定结构结构静载荷静载荷 0F=c(a 0)动载荷动载荷a不可略不可略构件运动构件运动二二.动、静异同动、静异同E d=Est 相同点相同点害害控制控制利利应用应用不同点不同点三三.动荷类型动荷类型1.a=c1 直线运动直线运动转动转动3.振动振动2.冲击冲击4.交变交变?a根据达朗伯原理根据达朗伯原理:1

2、2.2 构件有加速度时的动应力构件有加速度时的动应力 计计算算一、动静法一、动静法静静 惯性力惯性力动动a 设杆设杆l A a二二.构件作等加速直线运动时的动应力构件作等加速直线运动时的动应力FNdx 强度条件强度条件aFNdx三三.构件作等速转动时的动应力计算构件作等速转动时的动应力计算离心惯性力离心惯性力FNdFNdDtdd注注:1.增大截面不能降低增大截面不能降低d2.限制转速限制转速nxMedABMef例12-3 突然制动，求dmax。解xMedABMefTUd讨论讨论1.2.与轴体积有关与轴体积有关12.3 构件受冲击时的动应力计算构件受冲击时的动应力计算一一.冲击问题及解决途径冲击

3、问题及解决途径当当 aD D t0v 不计质量的不计质量的 弹性体弹性体被冲击物被冲击物-冲击物冲击物-计质量的刚体计质量的刚体不计冲击过程中的能量损失和塑性变形不计冲击过程中的能量损失和塑性变形冲击物冲击物被冲击物被冲击物冲击系统的能量守恒冲击系统的能量守恒UdVTD D=D D+D D又在线弹性范围内又在线弹性范围内二、二、能量法解冲击问题能量法解冲击问题冲击物机械能（动能和势能）减少冲击物机械能（动能和势能）减少被冲击物弹性变形能增加被冲击物弹性变形能增加stdstddGFs s=D DD D=s shFdT=0三、几种冲击问题三、几种冲击问题1、自由落体冲击、自由落体冲击UdVTD D

4、=D D+D DGFd0222=D-DD-DhstdstdststdhD D D D+=D D2114、突加载荷突加载荷()0=h2=dKstD D、重要问题是理解、重要问题是理解 及计算及计算dK、适用于整个结构、适用于整个结构1、只要求是线弹性结构只要求是线弹性结构 dK讨论讨论2、水平冲击水平冲击 D D UD D VD D Td=+dFD D UddD D=21D D V=0GdD DldD DlgGD D T=212v则则stdgD DD D=2 22n nD D又又D D=GFstdd水平冲击的水平冲击的动载荷系数动载荷系数stdgKD Dv v2 2=GstD DH HH H相当

5、高度相当高度水平冲击水平冲击具有水平初速度的有约束落体的冲击具有水平初速度的有约束落体的冲击T12-15H、d、E、G、a 已知已知:G1、求：求：ABCHddaaG1G1G1aG1a1G1a讨论刚讨论刚.弹性弹性例例12-5 已知已知l,h,G,I,W,E,K。二梁横二梁横 截面最大正应力。截面最大正应力。支撑下支撑下maxstdmaxdKs ss s=AABBGGCChhkl2l2l2l2对弹簧支座梁对弹簧支座梁（3）求最大正应力）求最大正应力对弹簧支座梁对弹簧支座梁对刚性支座梁对刚性支座梁弹性支撑可改善冲弹性支撑可改善冲击情况，减小击情况，减小相同相同sts s例12-3 突然制动，求d

6、max。解xMedABMefUd讨论讨论1.2.与轴体积有关与轴体积有关 例例12-4讨论等、变截面杆动应力讨论等、变截面杆动应力GhA2l(b)GhA2sA1(a)l承受冲击载荷的杆件承受冲击载荷的杆件尽量不要做成变截面杆尽量不要做成变截面杆结论结论:stD Dsts s 3、尽量避免采用变截面杆、尽量避免采用变截面杆 若需开槽，尽量开长槽，对不若需开槽，尽量开长槽，对不 开槽处削弱面积，使其接近于开槽处削弱面积，使其接近于 等截面。使等截面。使 不变下，增加不变下，增加四、提高构件抗冲击能力的措施四、提高构件抗冲击能力的措施stD Dsts s1、不改变、不改变 下，提高下，提高 变弹性支撑，加垫变弹性支撑，加垫2、提高被冲击物的体积、提高被冲击物的体积 短螺栓短螺栓 长螺栓（长螺栓（d不变）不变）(c)A(b)A(a)A12.4 冲击韧度冲击韧度一、冲击韧度一、冲击韧度衡量材料抗冲衡量材料抗冲击能力的指标击能力的指标二、二、金属冲击实验金属冲击实验 测量测量三、临界温度三、临界温度临界温度下材料发生冷脆现象。临界温度下材料发生冷脆现象。4812-80 -40 0 40T(0c)