力學(xué)競(jìng)賽第十一章動(dòng)載荷

1、1.動(dòng)荷系數(shù)的計(jì)算2.動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)變形的計(jì)算 第一節(jié) 慣性載荷作用下的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)變形第二節(jié) 構(gòu)件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形 第三節(jié) 沖擊韌度 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 第十一章 動(dòng)載荷靜應(yīng)力：靜應(yīng)力： 構(gòu)件在靜載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)力。構(gòu)件在靜載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)力。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1. 1. 載荷從零開(kāi)始緩慢增加，構(gòu)件加速度不計(jì)。載荷從零開(kāi)始緩慢增加，構(gòu)件加速度不計(jì)。2. 2. 不隨時(shí)間的改變而改變。不隨時(shí)間的改變而改變。動(dòng)荷載：動(dòng)荷載： 加速度運(yùn)動(dòng)構(gòu)件、承受沖擊物作用構(gòu)件所受到的載荷。加速度運(yùn)動(dòng)構(gòu)件、承受沖擊物作用構(gòu)件所受到的載荷。動(dòng)應(yīng)力：動(dòng)應(yīng)力：構(gòu)件上由于動(dòng)荷載引起的應(yīng)力。構(gòu)件上由于動(dòng)荷載引起的應(yīng)力。目錄實(shí)例：

2、實(shí)例：1.1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)2.2.轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)軸；3. 3. 打樁。打樁。目錄一、構(gòu)件作等加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)變形一、構(gòu)件作等加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)變形 awagwdfagwwfdwga 1aagwawdstga 1第一節(jié)第一節(jié) 慣性載荷作用下的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)變形慣性載荷作用下的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)變形目錄aagwawdstga 1stkddgak1djddkdj目錄 xaxqg2二、構(gòu)件作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)應(yīng)力二、構(gòu)件作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)應(yīng)力dba均桿均桿橫截面面積為橫截面面積為a，單位體積質(zhì)量為，單位體積質(zhì)量為，以角速度以角速度繞繞b點(diǎn)點(diǎn)等速轉(zhuǎn)動(dòng)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算桿橫截面上最大的動(dòng)應(yīng)力

3、。計(jì)算桿橫截面上最大的動(dòng)應(yīng)力。xxafgdd2xa2gfda目錄dbagfda xxqflgd222ddldxxaldla2221afgdldl 2221xxafgdd2目錄例例11-1 重物重物m的質(zhì)量的質(zhì)量m=1kg，繞垂直軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，繞垂直軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 s110，試求垂直軸中的最大彎曲應(yīng)力。，試求垂直軸中的最大彎曲應(yīng)力。100200100abwfg解解 : 1.求慣性力求慣性力fgnnmrmafn6 .98101 . 0122g2.求支座反力求支座反力 01 . 03 . 0 0mfffmgbxa）（n6 .29n8 . 916 .98131bxf目錄wmfgf

4、axfbxfby0 0gaxbxxffffn 69axf29.6n69 n-+-6.9 nm3.求垂直軸求垂直軸ab中的最大彎矩中的最大彎矩mn9 . 6maxm4.求最大彎曲應(yīng)力求最大彎曲應(yīng)力mpa3 .70pa01. 09 . 6323maxwmd目錄wmfgfaxfbxfby（1 1）不考慮構(gòu)件與沖擊物接觸后的回彈。）不考慮構(gòu)件與沖擊物接觸后的回彈。（2 2）不計(jì)沖擊物的變形。）不計(jì)沖擊物的變形。（3 3）不計(jì)沖擊過(guò)程中的聲、熱、塑性變形等能量損耗，機(jī)械能）不計(jì)沖擊過(guò)程中的聲、熱、塑性變形等能量損耗，機(jī)械能守恒定律成立。守恒定律成立?；炯俣ǎ夯炯俣ǎ旱诙?jié)第二節(jié) 構(gòu)件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和

5、變形構(gòu)件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形沖擊力的特點(diǎn)：作用時(shí)間短，力變化快。沖擊力的特點(diǎn)：作用時(shí)間短，力變化快。求解沖擊應(yīng)力的方法：動(dòng)能定理或機(jī)械能守衡定律求解沖擊應(yīng)力的方法：動(dòng)能定理或機(jī)械能守衡定律目錄機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用：機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用：whdfdba021kkee01pe dhwwe2p設(shè)梁為一線性彈簧設(shè)梁為一線性彈簧, ,剛度系數(shù)為剛度系數(shù)為k.k. 22p21dkke2p2k1p1keeee0)(21d2dhwk取初位置為重力、彈力零勢(shì)點(diǎn)取初位置為重力、彈力零勢(shì)點(diǎn)目錄022sds2dh)211 (ssdh)211 (shwwf2dsddfkf ssdd211hksddksddkddkfwk

6、fss0h2dkd0)(21d2dhwk目錄材料的彈性模量材料的彈性模量e2105mpa，試分別求兩桿的動(dòng)應(yīng)力。，試分別求兩桿的動(dòng)應(yīng)力。w1al)(awl1 . 0)(b1a2a2a例例11-2 一重一重w2kn的物體從的物體從h0.05m處自由下落，分別沖擊處自由下落，分別沖擊在兩在兩桿件上。桿件上。已知已知l1m，a110104m2，a220104m2，解：解：sd211hkm10110101021102541131s1eawlm1055. 01 . 09 . 0512s2ealwealw目錄101211s1d1hk136211s2d2hkmpa21010102431jawmpa 202m

7、pa 1012jd1d1kmpa 272mpa 1362jd2d2k目錄上的最大沖擊正應(yīng)力與最大沖擊撓度。上的最大沖擊正應(yīng)力與最大沖擊撓度。解：解：（1 1）計(jì)算梁橫截面上最大靜）計(jì)算梁橫截面上最大靜應(yīng)力和應(yīng)力和wmmaxmaxs62bhwlmpa5 . 2eiwlw33maxs12333bhewlmm310例例11-3圖示懸臂梁，圖示懸臂梁，a端固定，自由端端固定，自由端b的上方有一重物自由落的上方有一重物自由落下，撞擊到梁上。已知：梁材料為木材，下，撞擊到梁上。已知：梁材料為木材，e10gpa；梁長(zhǎng)；梁長(zhǎng)l2m，h=40mm，重量，重量w1kn。求：。求： 1.梁所受的沖擊載荷；梁所受的沖

8、擊載荷； 2.梁橫截面梁橫截面沖擊處最大靜撓度沖擊處最大靜撓度wl40ba200120目錄wl40ba200120（2 2）計(jì)算動(dòng)荷系數(shù)）計(jì)算動(dòng)荷系數(shù)sd211hk310402116kn6n1063dsddwkfkf15mpamaxsdmaxdkmm02maxsdmaxdwkw目錄g=1kn，鋼梁的，鋼梁的i=3.4107mm4， w=3.09105mm3e=200gpa，gh2l2lgh2l2l例例11-4 兩根梁受重物沖擊。一根支于剛性支座上，另一根兩根梁受重物沖擊。一根支于剛性支座上，另一根支于彈簧常數(shù)支于彈簧常數(shù)k=100 n/mm的彈簧上。已知的彈簧上。已知l=3m，h=0.05m，

9、 解：解： 1.剛性支承梁剛性支承梁 mm0827. 0m104 . 3102004831014859333eiglj83512111102780502115.kd求兩梁的最大沖擊應(yīng)力。求兩梁的最大沖擊應(yīng)力。目錄gh2l2lgh2l2lmpa43. 2mpa1009. 3410003100045wgljmpa0 .87mpa43. 28 .35d 2.彈性支承梁彈性支承梁 mm08. 5mm)100210000827. 0(2483kgeiglj555100850502113.kdmpa5 .13mpa43. 255. 5jddk目錄abcdl例例11-5 在在ab軸的軸的b 端裝有一個(gè)質(zhì)量很

10、大的飛輪端裝有一個(gè)質(zhì)量很大的飛輪c ,飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為慣量為j。軸與飛輪以角速度軸與飛輪以角速度 作等速旋轉(zhuǎn)，試計(jì)算當(dāng)作等速旋轉(zhuǎn)，試計(jì)算當(dāng)a端被突然端被突然解：解：1.1.飛輪的動(dòng)能為飛輪的動(dòng)能為2121jek02ke彈力的功彈力的功p222gilmmwxdxd制動(dòng)時(shí)軸內(nèi)最大動(dòng)應(yīng)力。制動(dòng)時(shí)軸內(nèi)最大動(dòng)應(yīng)力。 目錄由動(dòng)能定理，由動(dòng)能定理，weekk12ljgimpxd解得解得lwjgiwmx2pppdmaxdawipp22algj2maxdabcdl目錄第三節(jié)第三節(jié) 沖擊韌度沖擊韌度沖擊韌度：材料抵抗沖擊載荷的能力。沖擊韌度：材料抵抗沖擊載荷的能力。沖擊韌度指標(biāo)沖擊韌度指標(biāo)： （1）沖擊吸收功沖擊吸收功ak；（；（2）沖擊韌度）沖擊韌度ak一、試件一、試件 開(kāi)槽目的開(kāi)槽目的：使試件產(chǎn)生應(yīng)力集中，在：使試件產(chǎn)生應(yīng)力集中，在開(kāi)槽處沖斷。開(kāi)槽處沖斷。aku、 akv分別表示由不同的分別表示由不同的開(kāi)槽開(kāi)槽試件所測(cè)得的試件所測(cè)得的沖擊韌度。沖擊韌度。目錄二、二、沖擊試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)原理沖擊試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)原理 h1 h2 由動(dòng)能定理，由動(dòng)能定