劉4第10章動(dòng)載荷x

§10-1概述第十章動(dòng)載荷一、有關(guān)

概念靜載荷載荷特點(diǎn)緩慢加載加載至一定值后，載荷不變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：各點(diǎn)加速度可略去動(dòng)載荷載荷特點(diǎn)：明顯地隨時(shí)間變化，或以明顯的速度加到結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：各點(diǎn)加速度大動(dòng)應(yīng)力——因動(dòng)載荷引起的應(yīng)力主要研究①勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)②沖擊一、桿件作勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：復(fù)習(xí)：運(yùn)用達(dá)郎伯原理，將動(dòng)力學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成靜載荷問(wèn)題處理WTv=v0WTa§10-2動(dòng)靜法的應(yīng)用

求：對(duì)桿進(jìn)行應(yīng)力分析qjL解:分析(1)、桿件載荷分析①桿自重：②繩拉力：T③慣性力(2)、用截面法求x截面處應(yīng)力qdx動(dòng)荷系數(shù)例:起吊直桿:已知：桿l、A、γ，加速度a，(3)、應(yīng)力4、強(qiáng)度條件qjLqdx二、構(gòu)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)例：已知：D、δ、ω=常數(shù)求：應(yīng)力解：1、載荷分析：近似看成沿壁厚等大∴慣性載荷2、求內(nèi)力：Danaτ=0qdωqdyφdφNdNdDanaτ=0qdωqdyφdφNdNd討論：構(gòu)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力與截面尺寸無(wú)關(guān)，所以，應(yīng)力過(guò)大時(shí)，通過(guò)加大截面尺寸增加強(qiáng)度無(wú)效，最理想的措施是降低轉(zhuǎn)速。4、強(qiáng)度條件3、應(yīng)力圓環(huán)中線(xiàn)處線(xiàn)速度例

重為Ｇ的球裝在長(zhǎng)Ｌ的轉(zhuǎn)臂端部，以等角速度在光滑水平面上繞Ｏ點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，

已知許用應(yīng)力[]，求轉(zhuǎn)臂的截面面積(不計(jì)轉(zhuǎn)臂自重)。L

ＯGG、強(qiáng)度條件解：、受力分析如圖:動(dòng)載荷例10.1在AB軸的B端由一個(gè)質(zhì)量很大的飛輪。與飛輪相比，軸的質(zhì)量可以忽略不計(jì)。軸的另一端A裝有剎車(chē)離合器。飛輪的轉(zhuǎn)速為n=100r/rin,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ix=0.5kNms2

軸的直徑d=100mm。剎車(chē)時(shí)使軸在10秒內(nèi)均勻減速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。求軸內(nèi)最大動(dòng)應(yīng)力。解：例10.1在AB軸的B端由一個(gè)質(zhì)量很大的飛輪。與飛輪相比，軸的質(zhì)量可以忽略不計(jì)。軸的另一端A裝有剎車(chē)離合器。飛輪的轉(zhuǎn)速為n=100r/rin,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ix=0.5kNms2

軸的直徑d=100mm。剎車(chē)時(shí)使軸在10秒內(nèi)均勻減速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。求軸內(nèi)最大動(dòng)應(yīng)力?！?0-3構(gòu)件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形

沖擊沖擊力沖擊應(yīng)力研究方法：能量法一、能量法思想：且假定：①?zèng)_擊物無(wú)彈跳②被沖擊物質(zhì)量略③無(wú)其它能量損失④認(rèn)為材料在線(xiàn)彈性范圍內(nèi)T+V=VεdAB動(dòng)能+勢(shì)能=變形能二、沖擊應(yīng)力σd的計(jì)算：以沖擊物自由落下為例進(jìn)行分析認(rèn)為：在整個(gè)沖擊過(guò)程中材料服從虎克定律沖擊物：V=P（h+Δd）；

T=0被沖擊物：由：T+V=VεdPPFdΔdΔsthPPΔstΔd解方程：?。篽PΔd令：則：—被沖擊物的最大變形—載荷P下的變形近似性在：上面四點(diǎn)假設(shè)的存在hPΔd三、強(qiáng)度條件：四、對(duì)Kd的討論：1、關(guān)于表達(dá)式（只適于沖擊物作自由落體）（1）、Δst要具體問(wèn)題具體求P例：圖示桿例：圖示梁,求C截面撓度。ABL/2L/2c解：Ph(2)若h未知，已知沖擊開(kāi)始時(shí)的沖擊速度v則：(3)若將一物體突然放手加到另一物上即：h=0則：說(shuō)明應(yīng)力相當(dāng)于靜載時(shí)的2倍P2、沖擊物以其它運(yùn)動(dòng)形式?jīng)_擊構(gòu)件：（1）沖擊物以等速水平運(yùn)動(dòng)形式?jīng)_擊構(gòu)件：PP公式推導(dǎo):T+V=Vεd（2）沖擊物以一定速度V0，從h處下落：由：得：T+V=VεdPh（3）軸受沖擊：軸受飛輪沖擊：nn

五、提高構(gòu)件抗沖擊能力的措施1、增大構(gòu)件的靜位移可減小A，但效果不好（A減小，加大，但加大）在沖擊物與構(gòu)件之間或構(gòu)件支座下加彈簧等緩沖裝置則

↑，且不變P注意：加大構(gòu)件尺寸時(shí)，不能局部加大，受沖擊構(gòu)件盡可能做成等截面（a）、（b）圖比較：2、有時(shí)可改變受構(gòu)件的尺寸：PP例12.4：水平面內(nèi)的AC桿繞通過(guò)A點(diǎn)的垂直軸以勻角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，桿C端有一重為Q的集中質(zhì)量。因故障在B點(diǎn)卡住而突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)，求AC桿內(nèi)最大沖擊應(yīng)力（AC桿質(zhì)量略）解:由：T+V=Vεd沖擊韌度—表示材料抵抗沖擊能力的指標(biāo)—沖斷標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，試件缺口處截面單位面積上所消耗的能量塑性材料的大于脆性材料對(duì)承受沖擊的構(gòu)件，應(yīng)保證同時(shí)從手冊(cè)上可查到具體工作環(huán)境下材料必須達(dá)到的由沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)定§10–4沖擊韌度冷脆：溫度降低，沖擊韌性下降的現(xiàn)象稱(chēng)為冷脆。溫度降低，b增大，為什么結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生低溫脆斷？交變應(yīng)力溫度降低，b增大，結(jié)構(gòu)反而還發(fā)生低溫脆斷，原因何在？溫度降低，b增大，但材料的沖擊韌性下降，且抗斷裂能力基本不變，所以，結(jié)構(gòu)易發(fā)生低溫脆斷。例：（習(xí)題12-19）圓軸直徑d=6cm,L=2m,左端固定，右端有一直徑D=40cm的鼓輪。輪上饒以鋼繩，繩的端點(diǎn)A懸掛吊盤(pán)。繩長(zhǎng)L1=10m,橫截面面積A=1.2cm2,E=200GPa.軸的剪切彈性模量G=80GPa,重量P=800N的物塊自h=20cm處落于吊盤(pán)上，求軸內(nèi)最大剪應(yīng)力及繩內(nèi)最大拉應(yīng)力靜載下：解:（1）簡(jiǎn)單動(dòng)應(yīng)力：加速度可以確定，采用“動(dòng)靜法”求解。（2）沖擊載荷：速度在極短的時(shí)間內(nèi)有急劇改變，此時(shí)，加速度不能確定，要采用“能量法