《材料力學(xué)》課件12-1動(dòng)荷載.交變應(yīng)力

《材料力學(xué)》課件12-1動(dòng)荷載.交變應(yīng)力目錄動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的基本概念動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的影響動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的計(jì)算方法實(shí)際工程中的動(dòng)荷載與交變應(yīng)力問題材料對(duì)動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的響應(yīng)01動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的基本概念動(dòng)荷載是指隨時(shí)間變化而變化的荷載，其大小、方向或作用點(diǎn)可能隨時(shí)間發(fā)生變化。動(dòng)荷載具有隨機(jī)性和不確定性，其作用時(shí)間和作用方式難以預(yù)測(cè)。動(dòng)荷載可能引起結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)振動(dòng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損傷和動(dòng)力響應(yīng)。動(dòng)荷載的定義與特性特性定義交變應(yīng)力的定義與特性定義交變應(yīng)力是指應(yīng)力隨時(shí)間周期性變化的應(yīng)力，其大小、方向或作用點(diǎn)呈周期性變化。特性交變應(yīng)力具有周期性、往復(fù)性和時(shí)間依賴性。在交變應(yīng)力作用下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變能，導(dǎo)致材料的疲勞損傷和斷裂。動(dòng)荷載可能導(dǎo)致交變應(yīng)力的產(chǎn)生，而交變應(yīng)力可能是由動(dòng)荷載引起的。在動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生振動(dòng)和變形，從而引起交變應(yīng)力的變化。交變應(yīng)力可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和斷裂，而動(dòng)荷載可能加劇結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和斷裂。因此，在工程實(shí)踐中，應(yīng)充分考慮動(dòng)荷載和交變應(yīng)力的影響，采取相應(yīng)的措施來減輕或避免其對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響。動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的關(guān)系02動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的影響交變應(yīng)力在循環(huán)加載條件下，應(yīng)力隨時(shí)間呈周期性變化。疲勞破壞長(zhǎng)期承受交變應(yīng)力的材料會(huì)發(fā)生疲勞破壞，導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低。應(yīng)力集中動(dòng)荷載引起的應(yīng)力分布不均勻，可能導(dǎo)致局部應(yīng)力集中，加速材料疲勞。溫度影響溫度變化可能引起材料熱脹冷縮，進(jìn)而影響交變應(yīng)力的分布和大小。對(duì)材料強(qiáng)度的影響交變應(yīng)力的最大和最小值決定了循環(huán)應(yīng)力幅值，直接影響材料的疲勞壽命。循環(huán)應(yīng)力幅值動(dòng)荷載的頻繁變化導(dǎo)致材料承受更多次的循環(huán)應(yīng)力，加速疲勞損傷累積。循環(huán)次數(shù)溫度變化以及腐蝕、氧化等環(huán)境因素對(duì)材料的疲勞壽命產(chǎn)生影響。溫度和環(huán)境因素對(duì)材料疲勞壽命的影響動(dòng)力放大效應(yīng)在地震、風(fēng)振等自然動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大效應(yīng)可能加劇結(jié)構(gòu)的破壞。支座沉降動(dòng)荷載可能引起支座沉降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲或扭曲，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。動(dòng)態(tài)響應(yīng)動(dòng)荷載引起的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)振動(dòng)、失穩(wěn)或破壞。對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響03動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的計(jì)算方法牛頓第二定律物體運(yùn)動(dòng)加速度與作用力成正比，與物體質(zhì)量成反比。動(dòng)力學(xué)微分方程根據(jù)牛頓第二定律，結(jié)合初始條件和邊界條件，建立物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)微分方程。初始條件描述物體初始時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如速度、位置等。邊界條件描述物體運(yùn)動(dòng)過程中受到的約束或外力作用。動(dòng)力學(xué)基本方程交變應(yīng)力幅值交變應(yīng)力在一個(gè)周期內(nèi)的最大值和最小值之差。影響因素材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、外力大小和頻率等。計(jì)算公式根據(jù)材料力學(xué)和彈性力學(xué)的基本原理，利用應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系計(jì)算交變應(yīng)力幅值。交變應(yīng)力幅值的計(jì)算疲勞壽命描述材料在不同交變應(yīng)力幅值下的疲勞壽命。疲勞曲線預(yù)測(cè)方法影響因素01020403材料性質(zhì)、應(yīng)力集中、環(huán)境條件等。材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生疲勞斷裂所需的時(shí)間或次數(shù)。根據(jù)疲勞曲線和疲勞累積損傷理論，預(yù)測(cè)材料的疲勞壽命。疲勞壽命的預(yù)測(cè)方法04實(shí)際工程中的動(dòng)荷載與交變應(yīng)力問題03解決方法通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、選用減震材料和隔振裝置等措施，減小機(jī)械振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。01機(jī)械振動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的周期性運(yùn)動(dòng)。02影響機(jī)械振動(dòng)可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞、磨損和振動(dòng)噪聲等問題，影響設(shè)備的正常運(yùn)行和使用壽命。機(jī)械振動(dòng)問題交通荷載車輛在道路、橋梁等結(jié)構(gòu)物上行駛時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)作用力。影響交通荷載可能導(dǎo)致路面、橋梁等結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和變形，影響其安全性和耐久性。解決方法通過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制，提高結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性，同時(shí)加強(qiáng)交通管理，減少超載和違規(guī)行駛等行為。交通荷載問題地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)作用力。地震荷載地震荷載可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的損壞和倒塌，造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。影響通過加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，同時(shí)加強(qiáng)地震預(yù)警和應(yīng)急救援機(jī)制，減少地震災(zāi)害的影響。解決方法地震荷載問題05材料對(duì)動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的響應(yīng)材料的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性是指材料在動(dòng)荷載作用下的力學(xué)行為，包括應(yīng)力和應(yīng)變隨時(shí)間的變化。動(dòng)態(tài)特性與材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、溫度、加載速度等因素有關(guān)，對(duì)于材料的穩(wěn)定性、安全性和可靠性具有重要意義。動(dòng)態(tài)特性的研究方法包括實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬，通過實(shí)驗(yàn)可以獲得材料的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)，數(shù)值模擬可以預(yù)測(cè)材料在不同動(dòng)荷載作用下的響應(yīng)。疲勞性能是指材料在交變應(yīng)力作用下的耐久性，是衡量材料在循環(huán)加載下抵抗斷裂的能力。疲勞性能與材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、缺陷、溫度、加載頻率等因素有關(guān)，對(duì)于機(jī)械、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的設(shè)備壽命和安全性具有重要意義。疲勞性能的測(cè)試方法包括疲勞試驗(yàn)和疲勞壽命預(yù)測(cè)，通過疲勞試驗(yàn)可以獲得材料的疲勞極限和循環(huán)次數(shù)，疲勞壽命預(yù)測(cè)可以通過經(jīng)驗(yàn)公式或數(shù)值模擬進(jìn)行。材料的疲勞性能材料對(duì)動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的適應(yīng)性是指材料在動(dòng)荷載和交變應(yīng)力作用下的穩(wěn)定性和可靠性。材料對(duì)動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的適應(yīng)性取決于材料的內(nèi)部結(jié)