動荷載攸寧軒版

1、動荷載(hzi)與交變應力共三十六頁1 概 述動荷載(hzi)指荷載的大小、方向、作用點隨著時間 進程而發(fā)生顯著變化。擴展(kuzhn)：構件速度有顯著變化時，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）突變載荷一般動載荷緩變載荷FtFt周期載荷共三十六頁2 構件作勻加速(ji s)直線運動和勻速轉動時的應力一、構件(gujin)作勻加速直線運動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)與梁的強度（不計鋼索(n su)與梁的自重）。解：1、鋼索(n su)的強度校核 鋼索滿足強度要求。共三十六頁2、梁的強度(qingd)核算梁的強度(qingd)足夠。共三十六頁二、構件(gujin)作勻角速度定軸轉動共三十六頁3 構件受沖擊時的應力(yngl)和變形沖擊：兩運動物體相互接觸，接觸前速度差較大，接觸時間(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）； 被沖擊物質量不計。（2）沖擊時，被沖擊物仍服從虎克定律。假設：（3）沖擊時，不考慮波動效應，且不

3、計聲、熱能損失。（沖擊物原有能量均傳遞給被沖擊物，成為其彈性應變能）共三十六頁一、豎向沖擊(chngj)FW例：估計沖擊應力與什么(shn me)有關？FW共三十六頁FW其中：d為桿件被壓縮到最低點時的縮短量；Fd為對應(duyng)的最大壓力。共三十六頁豎向沖擊(chngj)動荷系數FWFW共三十六頁由 kd 的計算公式可得：1、當h = 0 時， kd = 2。表明構件的動應力(yngl)是靜荷載作用下的兩倍。這種荷載突加荷載。2、st越小，即構件的剛度(n d)越大，動荷系數越大。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a =50mm正方形，E = 2105 MPa。求dmax、Dd。解：1計算(j sun)靜態(tài)的st、Mmax和stmaxC 為危險截面，該截面的上下邊緣為危險點。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a =50mm正方形，E = 2105 MPa。求dmax、Dd。C處沖擊(chngj)應力共三十六頁3由

5、Dst DdABCD11/21/2FWABCD共三十六頁例 圖示16號工字鋼梁，彈簧(tnhung)常數k = 0.16 kN/m ，F(xiàn)W = 2.0 kN，h = 350mm ， = 160 MPa，E = 2.1105 MPa，試校核梁的強度。FW解：由Cst , kd , Mmaxstmaxdmax計算靜荷載下C處撓度(nod)為關鍵：（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 為危險截面(jimin)，該截面(jimin)的上、下邊緣處為危險點。FW如果沒有(mi yu)彈簧？共三十六頁例：圖示結構中，AB梁的橫截面為矩形，高12cm，截面模量W=1200c

6、m3。圓桿DC長1.2m，直徑4cm。已知兩構件的s=240MPa、p=200MPa、E=2105MPa；強度安全系數n=2，穩(wěn)定安全系數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，要使結構安全，H的容許值是多少？ABCD3m3m共三十六頁三、提高構件抗沖擊能力(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)應力和疲勞破壞應力隨時間(shjin)變化的曲線應力譜。共三十六頁dFF共三十六頁“疲勞破壞”現(xiàn)象：在maxu的交變應力長期(chngq)作用下，構件突然斷裂，沒有明顯的塑性變形。解釋：由于材料內部缺陷，構件在受載后，這些部位將產生應力集中；在交變應力中反復作用下，這些部位產生細微(xwi)裂紋，并不斷擴展形成宏觀裂紋，導致構件的有效截面逐漸減小，當截面削弱到一定程度時，構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)應力的特征和疲勞極限疲勞破壞所需應力

8、循環(huán)次數(csh)：疲勞壽命N應力循環(huán)中最小應力與最大應力之比：交變應力的循環(huán)特征 r怎樣比較兩種材料抗疲勞的能力？應力每重復變化一次：一個應力循環(huán)。1.同樣的加載條件2.能承受的交變次數最大應力和最小應力的差值：交變應力的應力幅共三十六頁 當max 減小到某一限值時，雖經“無限(wxin)多次”應力循環(huán)（工程中一般取107次），材料仍不發(fā)生疲勞破壞，這個應力限值材料的疲勞極限（持久極限）r 。 對稱循環(huán)(xnhun)特征下的疲勞極限 -1 是衡量材料疲勞強度的一個基本指標。r=-1共三十六頁疲勞曲線：r給定(i dn)，max與N的關系。Nmaxr=-1r=0r=0.2r越大，應力幅值越?。?/p>

9、要在確定的 N值達到(d do)疲勞破壞，max應越大。共三十六頁6 構件(gujin)的疲勞計算N交變應力循環(huán)(xnhun)次數。C、參數，查表。在應力循環(huán)中，不出現(xiàn)拉應力的部位，可不作疲勞計算。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類構件。N=2106，試校核其疲勞強度。解：由max，min，查表C，再校核(xio h)強度。F共三十六頁共三十六頁內容摘要動荷載與交變應力。緩慢變化（或基本不變化）。常規(guī)變化（包括循環(huán)變化）。F。2 構件作勻加速直線運動和勻速轉動時的應力。（1）沖擊物為剛體，不變形（不吸收能量）。（2）沖擊時，被沖擊物仍服從虎克定律。（3）沖擊時，不考慮波動(bdng)效應，且不計聲、熱能損失。（沖擊物原有能量均傳遞給被沖擊物，成為其彈性應變能）。豎向沖擊動荷系數。表明構件的動