動(dòng)荷載攸寧軒版

1、動(dòng)荷載(hzi)與交變應(yīng)力共三十六頁1 概 述動(dòng)荷載(hzi)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(kuzhn)：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）共三十六頁緩慢變化(binhu)（或基本不變化(binhu)）急劇(jj)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周期載荷共三十六頁2 構(gòu)件作勻加速(ji s)直線運(yùn)動(dòng)和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的應(yīng)力一、構(gòu)件(gujin)作勻加速直線運(yùn)動(dòng)共三十六頁共三十六頁例：已知FW1=20 kN，F(xiàn)W2 =40 kN，梁由兩根22b的工字鋼組成，

2、a =2.5 m/s2，d =20 mm，=160 MPa ，試校核鋼索(n su)與梁的強(qiáng)度（不計(jì)鋼索(n su)與梁的自重）。解：1、鋼索(n su)的強(qiáng)度校核 鋼索滿足強(qiáng)度要求。共三十六頁2、梁的強(qiáng)度(qingd)核算梁的強(qiáng)度(qingd)足夠。共三十六頁二、構(gòu)件(gujin)作勻角速度定軸轉(zhuǎn)動(dòng)共三十六頁3 構(gòu)件受沖擊時(shí)的應(yīng)力(yngl)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(shjin)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

3、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）共三十六頁一、豎向沖擊(chngj)FW例：估計(jì)沖擊應(yīng)力與什么(shn me)有關(guān)？FW共三十六頁FW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)(duyng)的最大壓力。共三十六頁豎向沖擊(chngj)動(dòng)荷系數(shù)FWFW共三十六頁由 kd 的計(jì)算公式可得：1、當(dāng)h = 0 時(shí)， kd = 2。表明構(gòu)件的動(dòng)應(yīng)力(yngl)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(n d)越大，動(dòng)荷系數(shù)越大。FWFW共三十六頁FWFWABCABCFd說明(shumng):共三十六頁二、水平(shupng)沖擊共三十

4、六頁共三十六頁例、如圖所示。已知FW=150N，h=75mm，l =2m，截面(jimin)為邊長(zhǎng)a =50mm正方形，E = 2105 MPa。求dmax、Dd。解：1計(jì)算(j sun)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共三十六頁求C處靜撓度(nod)(單位荷載法)FWABCD共三十六頁2kd和dmaxFWABCD2l/3l/3例、如圖所示。已知FW=150N，h=75mm，l =2m，截面(jimin)為邊長(zhǎng)a =50mm正方形，E = 2105 MPa。求dmax、Dd。C處沖擊(chngj)應(yīng)力共三十六頁3由

5、Dst DdABCD11/21/2FWABCD共三十六頁例 圖示16號(hào)工字鋼梁，彈簧(tnhung)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(nod)為關(guān)鍵：（分段剛化）1.彈簧不變形，C處撓度2.梁不變形，C處撓度共三十六頁C 為危險(xiǎn)截面(jimin)，該截面(jimin)的上、下邊緣處為危險(xiǎn)點(diǎn)。FW如果沒有(mi yu)彈簧？共三十六頁例：圖示結(jié)構(gòu)中，AB梁的橫截面為矩形，高12cm，截面模量W=1200c

6、m3。圓桿DC長(zhǎng)1.2m，直徑4cm。已知兩構(gòu)件的s=240MPa、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處無靜荷載作用(zuyng)，而是有重Q=2kN的物體從H高的地方無初速落下，要使結(jié)構(gòu)安全，H的容許值是多少？ABCD3m3m共三十六頁三、提高構(gòu)件抗沖擊能力(nngl)的措施共三十六頁四、沖擊(chngj)韌度衡量材料抗沖擊能力(nngl)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。共三十六頁冷脆現(xiàn)象(xinxing)TW-200-6004060塑性變形吸收(xs

7、hu)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。共三十六頁4 交變(jio bin)應(yīng)力和疲勞破壞應(yīng)力隨時(shí)間(shjin)變化的曲線應(yīng)力譜。共三十六頁dFF共三十六頁“疲勞破壞”現(xiàn)象：在maxu的交變應(yīng)力長(zhǎng)期(chngq)作用下，構(gòu)件突然斷裂，沒有明顯的塑性變形。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(xwi)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：華航空難共三十六頁5 交變(jio bin)應(yīng)力的特征和疲勞極限疲勞破壞所需應(yīng)力

8、循環(huán)次數(shù)(csh)：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)力幅共三十六頁 當(dāng)max 減小到某一限值時(shí)，雖經(jīng)“無限(wxin)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)(xnhun)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共三十六頁疲勞曲線：r給定(i dn)，max與N的關(guān)系。Nmaxr=-1r=0r=0.2r越大，應(yīng)力幅值越小；

9、要在確定的 N值達(dá)到(d do)疲勞破壞，max應(yīng)越大。共三十六頁6 構(gòu)件(gujin)的疲勞計(jì)算N交變應(yīng)力循環(huán)(xnhun)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，可不作疲勞計(jì)算。共三十六頁例 圖示一焊接(hnji)箱形鋼梁，在跨中受到Fmin=10KN ， Fmax= 100KN 的常幅交變荷載作用，屬第4類構(gòu)件。N=2106，試校核其疲勞強(qiáng)度。解：由max，min，查表C，再校核(xio h)強(qiáng)度。F共三十六頁共三十六頁內(nèi)容摘要?jiǎng)雍奢d與交變應(yīng)力。緩慢變化（或基本不變化）。常規(guī)變化（包括循環(huán)變化）。F。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。（1）沖擊物為剛體，不變形（不吸收能量）。（2）沖擊時(shí)，被沖擊物仍服從虎克定律。（3）沖擊時(shí)，不考慮波動(dòng)(bdng)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）。豎向沖擊動(dòng)荷系數(shù)。表明構(gòu)件的動(dòng)