動(dòng)荷載攸寧軒版

1、動(dòng)荷載與交變應(yīng)力1 概 述動(dòng)荷載指荷載的大小、方向、作用點(diǎn)隨著時(shí)間 進(jìn)程而發(fā)生顯著變化。擴(kuò)展：構(gòu)件速度有顯著變化時(shí)，其上所加的慣性力。分類：緩慢變化（或基本不變化）靜荷載急劇變化沖擊、突加常規(guī)變化（包括循環(huán)變化）緩慢變化（或基本不變化）急劇變化常規(guī)變化（包括循環(huán)變化）突變載荷一般動(dòng)載荷緩變載荷FtFt周期載荷2 構(gòu)件作勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的應(yīng)力一、構(gòu)件作勻加速直線運(yùn)動(dòng)例：已知FW1=20 kN，F(xiàn)W2 =40 kN，梁由兩根22b的工字鋼組成，a =2.5 m/s2，d =20 mm，=160 MPa ，試校核鋼索與梁的強(qiáng)度（不計(jì)鋼索與梁的自重）。解：1、鋼索的強(qiáng)度校核 鋼索滿足強(qiáng)度要求

2、。2、梁的強(qiáng)度核算梁的強(qiáng)度足夠。二、構(gòu)件作勻角速度定軸轉(zhuǎn)動(dòng)3 構(gòu)件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形沖擊：兩運(yùn)動(dòng)物體相互接觸，接觸前速度差較大，接觸時(shí)間短，則相互間的作用力較大，稱此現(xiàn)象為沖擊。（1）沖擊物為剛體，不變形（不吸收能量）； 被沖擊物質(zhì)量不計(jì)。（2）沖擊時(shí)，被沖擊物仍服從虎克定律。假設(shè)：（3）沖擊時(shí)，不考慮波動(dòng)效應(yīng)，且不計(jì)聲、熱能損失。（沖擊物原有能量均傳遞給被沖擊物，成為其彈性應(yīng)變能）一、豎向沖擊FW例：估計(jì)沖擊應(yīng)力與什么有關(guān)？FWFW其中：d為桿件被壓縮到最低點(diǎn)時(shí)的縮短量；Fd為對(duì)應(yīng)的最大壓力。豎向沖擊動(dòng)荷系數(shù)FWFW由 kd 的計(jì)算公式可得：1、當(dāng)h = 0 時(shí)， kd = 2。表明構(gòu)件的

3、動(dòng)應(yīng)力是靜荷載作用下的兩倍。這種荷載突加荷載。2、st越小，即構(gòu)件的剛度越大，動(dòng)荷系數(shù)越大。FWFWFWFWABCABCFd說(shuō)明:二、水平?jīng)_擊例、如圖所示。已知FW=150N，h=75mm，l =2m，截面為邊長(zhǎng)a =50mm正方形，E = 2105 MPa。求dmax、Dd。解：1計(jì)算靜態(tài)的st、Mmax和stmaxC 為危險(xiǎn)截面，該截面的上下邊緣為危險(xiǎn)點(diǎn)。FWABCDFWABCD2l/3l/3求C處?kù)o撓度(單位荷載法)FWABCD2kd和dmaxFWABCD2l/3l/3例、如圖所示。已知FW=150N，h=75mm，l =2m，截面為邊長(zhǎng)a =50mm正方形，E = 2105 MPa。求

4、dmax、Dd。C處沖擊應(yīng)力3由Dst DdABCD11/21/2FWABCD例 圖示16號(hào)工字鋼梁，彈簧常數(shù)k = 0.16 kN/m ，F(xiàn)W = 2.0 kN，h = 350mm ， = 160 MPa，E = 2.1105 MPa，試校核梁的強(qiáng)度。FW解：由Cst , kd , Mmaxstmaxdmax計(jì)算靜荷載下C處撓度為關(guān)鍵：（分段剛化）1.彈簧不變形，C處撓度2.梁不變形，C處撓度C 為危險(xiǎn)截面，該截面的上、下邊緣處為危險(xiǎn)點(diǎn)。FW如果沒(méi)有彈簧？例：圖示結(jié)構(gòu)中，AB梁的橫截面為矩形，高12cm，截面模量W=1200cm3。圓桿DC長(zhǎng)1.2m，直徑4cm。已知兩構(gòu)件的s=240MPa

5、、p=200MPa、E=2105MPa；強(qiáng)度安全系數(shù)n=2，穩(wěn)定安全系數(shù)nst=2.5。試求：(1)在B處施加靜荷載P的容許值；(2)B處無(wú)靜荷載作用，而是有重Q=2kN的物體從H高的地方無(wú)初速落下，要使結(jié)構(gòu)安全，H的容許值是多少？ABCD3m3m三、提高構(gòu)件抗沖擊能力的措施四、沖擊韌度衡量材料抗沖擊能力的指標(biāo)沖擊韌度試件K 為單位面積吸收的能量，值越大，材料的抗沖擊能力越好。冷脆現(xiàn)象TW-200-6004060塑性變形吸收大量能量，故抗沖擊能力強(qiáng)于脆性材料。在低溫下，材料變脆，降低了抗沖擊能力。4 交變應(yīng)力和疲勞破壞應(yīng)力隨時(shí)間變化的曲線應(yīng)力譜。dFF“疲勞破壞”現(xiàn)象：在maxu的交變應(yīng)力長(zhǎng)期

6、作用下，構(gòu)件突然斷裂，沒(méi)有明顯的塑性變形。解釋：由于材料內(nèi)部缺陷，構(gòu)件在受載后，這些部位將產(chǎn)生應(yīng)力集中；在交變應(yīng)力中反復(fù)作用下，這些部位產(chǎn)生細(xì)微裂紋，并不斷擴(kuò)展形成宏觀裂紋，導(dǎo)致構(gòu)件的有效截面逐漸減小，當(dāng)截面削弱到一定程度時(shí)，構(gòu)件沿此截面突然斷裂。重要性：華航空難5 交變應(yīng)力的特征和疲勞極限疲勞破壞所需應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：疲勞壽命N應(yīng)力循環(huán)中最小應(yīng)力與最大應(yīng)力之比：交變應(yīng)力的循環(huán)特征 r怎樣比較兩種材料抗疲勞的能力？應(yīng)力每重復(fù)變化一次：一個(gè)應(yīng)力循環(huán)。1.同樣的加載條件2.能承受的交變次數(shù)最大應(yīng)力和最小應(yīng)力的差值：交變應(yīng)力的應(yīng)力幅 當(dāng)max 減小到某一限值時(shí)，雖經(jīng)“無(wú)限多次”應(yīng)力循環(huán)（工程中一般取107次），材料仍不發(fā)生疲勞破壞，這個(gè)應(yīng)力限值材料的疲勞極限（持久極限）r 。 對(duì)稱循環(huán)特征下的疲勞極限 -1 是衡量材料疲勞強(qiáng)度的一個(gè)基本指標(biāo)。r=-1疲勞曲線：r給定，max與N的關(guān)系。Nmaxr=-1r=0r=0.2r越大，應(yīng)力幅值越??；要在確定的 N值達(dá)到疲勞破壞，max應(yīng)越大。6 構(gòu)件的疲勞計(jì)算N交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。C、參數(shù)，查表。在應(yīng)力循環(huán)中，不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位，