第十三章動荷載講稿

第十三章動荷載一、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容1、教學(xué)目標(biāo)通過本章學(xué)習(xí)，喚起學(xué)生對動荷載問題的注意。讓學(xué)生知道動荷載問題的兩個方面，目前應(yīng)當(dāng)掌握在較簡單的工程問題中，動荷載引起桿件的應(yīng)力、應(yīng)變和位移的計算。對于材料在動荷載下的力學(xué)行為，以后根據(jù)工作的需要再進一步補充學(xué)習(xí)。讓學(xué)生掌握動荷載問題的基本知識，如桿件作等加速運動時的應(yīng)力計算，作等速旋轉(zhuǎn)圓盤的應(yīng)力分析，簡單的自由落體沖擊和水平?jīng)_擊，以及循環(huán)應(yīng)力問題的有關(guān)概念。能夠深刻認識動荷系數(shù)概念，并能夠熟練地進行桿件作等加速運動時的應(yīng)力計算，作等速旋轉(zhuǎn)圓盤的應(yīng)力分析，完成簡單的自由落體沖擊和水平?jīng)_擊的計算。2、教學(xué)內(nèi)容介紹桿件作等加速運動拉伸、壓縮及彎曲時的應(yīng)力計算。介紹等角速度旋轉(zhuǎn)的動荷應(yīng)力計算。講解簡單沖擊時，能量守恒的基本方程，分別導(dǎo)出自由落體沖擊和水平?jīng)_擊時的動荷系數(shù)公式，及桿件經(jīng)受沖擊時的應(yīng)力計算公式。二、重點難點重點：建立三類動荷載概念。掌握桿件作等加速運動時的應(yīng)力計算。作等速旋轉(zhuǎn)圓盤的應(yīng)力分析。簡單的自由落體沖擊和水平?jīng)_擊問題的計算難點：對動靜法和動荷系數(shù)的理解。對于動荷載問題與靜荷載問題的聯(lián)系與區(qū)別。贊在簡單纏沖擊問虹題中，劣被沖擊周桿件沖筍擊點的億相應(yīng)靜宴荷位移睜的理解木和計算島，特別蟻是水平月沖擊時升的靜荷項位移的制理解和而計算。頌三、教養(yǎng)學(xué)方式營采用啟射發(fā)式教碑學(xué)，通挽過提問咽，引導(dǎo)舍學(xué)生思節(jié)考，讓勺學(xué)生回按答問題燒。延四、建肯議學(xué)時倆惡晃3伙學(xué)時丙五、實從施學(xué)時解六、講竄課提綱金(望一薪)懶概念（福動荷載造的概念汪）蟲1閑、靜荷勉載：處作用在太構(gòu)件上突的荷載手由零開棗始，逐貍漸（平奪緩、慢溉慢）地駛增長到粉最終值銹，以致弓在加載強過程中皇，構(gòu)件尚各點的蘋加速度酒很小，租可以不盼計；荷壘載加到巴最終值識保持不擴變或變高動的不緒顯著的產(chǎn)荷載，瑞稱之為維靜荷載扮。正2鳥、動荷剖載：致如果構(gòu)陡件本身飲處于加摸速度運矛動狀態(tài)光（高層仗、超高稼層建筑用施工時綿起吊重趟物；這凱些建筑麻物中運慚行的電頌梯廢—潮慣性力且問題）調(diào)；技或者靜搏止的構(gòu)脾件承受排處于運卵動狀態(tài)獻的物體爭作用槐（落錘農(nóng)打樁，款錘頭猛搬烈沖擊爭砼樁頂尤—泄沖擊問柱題）；宜地震波階引起建匆筑物晃瓜動盤(愉構(gòu)件在均振動狀拿態(tài)下工金作甜—準(zhǔn)振動問雀題圖)觸；豎機械零脂件在周捐期性變墨化的荷陶載下工該作冶(亡交變應(yīng)慚力疲勞使問撒題割)懶，則構(gòu)紗件受到速荷載就畏是胃動荷載檔。袋3椒、動荷畜載與靜義荷載的臘區(qū)別田靜荷載仇：構(gòu)件欲在靜止被狀態(tài)下趕承受靜戚荷載作掃用。由畜零開始爺，逐漸千緩慢加摟載，加勇到終值牙后變化帖不大、富加速度講很小，友可以略況去不計榆?；顒雍奢d嗚：在動補荷載作扎用下，陽構(gòu)件內(nèi)匹部各質(zhì)芹點均有西速度改籍變，即億發(fā)生了巴加速度偶，且這半樣的加賠速度不緒可忽略澤。濃區(qū)別湊：株加速度閣可忽略突與不可偷忽略到。象4眨、虎克餐定律的叮適用問興題稍實驗結(jié)淋果表明苦，只要濾應(yīng)力不凱超過比道例極限壓，虎克駁定律仍爭適用于辦動荷載蹤的應(yīng)力佳、應(yīng)變絡(luò)的計算薄，彈性犯模量與膊靜荷載糕的數(shù)值熱相同。自5愚、本章輪討論的蟲問題把⑴豪慣性力譯問題：回構(gòu)件在肅加速度序運動時校的應(yīng)力淘計算；井構(gòu)件在筆勻速轉(zhuǎn)志動時應(yīng)堵力計算促（構(gòu)件跡上各點闖有向心撐加速度墳）。瀉⑵名沖擊問冒題：垂良直沖擊賺；水平厘沖擊。麥(焰二拋)菊慣性力泥問題擺1擴、慣性痛力的大肚小與方挑向掉對于加核速度程為互a慚的質(zhì)點翠，慣性晝力等于神質(zhì)點的耗質(zhì)先量拾m痕與其加蘿速玉度榮a蔽的乘積激，即慣績性力大治小。然───援───渾───今───黃─莫(承a)女若構(gòu)件責(zé)的重量昏為川G陜,歪重力加遭速度惕為創(chuàng)g已，則質(zhì)嫂點的質(zhì)庫量強───豐───匹───結(jié)───杏─育(揪b)多田言則質(zhì)點塵的慣性概力犁───得───迎───爽───吐─授(餓c)條慣性力做的方向裕與加速棵度頌a師的方向指相反。賞2符、動靜忠法瘦—擴—央達朗貝粉爾原理炒。飛達朗貝落爾原理奸指出，值對作加逮速度的窗質(zhì)點系兔，若假筍想地在劣每一質(zhì)照點上加督上慣性通力，則汽質(zhì)點系剛上的原維力系與擱慣性力正系組成渾平衡力竄系。這堪樣，就土可把動推力學(xué)問疊題在形菌式上作木為靜力家學(xué)問題豐來處理許。這就閑是動靜答法。告3膽、構(gòu)件禁在加速雹度直線富運動時柳的應(yīng)力盤和變形雨計算。葵⑴縮動荷載楊系窯數(shù)基K雙d掀例如有兼一繩索融提升重者量愚為板G竟的重物路（如下占圖）。劇圖歌13-粥1則泊所以，塞繩索中劉出現(xiàn)的蜓動應(yīng)力被為幣───家───扇───芝───適⑴煎式中的我是靜力嘉平衡時孫繩索中梯的靜應(yīng)爸力。艘若玩令滑⑴陰式括號涼內(nèi)矛為瞧，把柳那拌么這⑴叉式即為迅───收───蜻───租───升───夢───父──⑵乓式中的東稱為動晚荷系數(shù)撲⑵箱式表明邁：繩索仁中的動科應(yīng)力日=吉靜應(yīng)力庫乘以動討荷載系傭數(shù)這。亞同理：籌繩索中扯的靜伸鈔長港乘以動哄荷載系言數(shù)猜=救繩索的居動伸長卡，即握───揭───才───膛───候───諒───后──⑶同理：洽───搬───野───扒───御───說───笛───蠢⑷畢⑵磨勻加速豎直線運療動構(gòu)件梨的應(yīng)力酸計算亂一直庭桿呀A此B役以勻加盒速屯a竹向上提悔升（見玻下圖）甩；設(shè)桿朱長為狂,禁橫截面投積帖為鴿A拳，材料鋸的容重棗為狂r潮，求桿忽內(nèi)的動嶺應(yīng)力暖圖鞭13-味2瞧解辟：淹①麥用截面幼法截出姥桿的下剪段菠②浙設(shè)截面畝上的軸喉向力為作③犯該段在頸、自重險和慣性量力囑作用下披形成平尚衡力系島（朽圖毀b宴）淘由靜力困平衡條綁件得：銀若用鄙代表橫幼截面上霸的正應(yīng)鏟力，則圖───絲───廣───呆───傘───譽──個─叔(榜A)伐∵災(zāi)靜應(yīng)力行∴畜由召(A封)結(jié)式可知訴，桿內(nèi)講的正應(yīng)觸力沿桿碎長按直死線規(guī)律慌變化，和見歪圖山c螺4設(shè)、構(gòu)件嚷在勻速鎮(zhèn)轉(zhuǎn)動時絨的應(yīng)力良計算匯當(dāng)構(gòu)件聲作定點路勻速轉(zhuǎn)紛動時，散構(gòu)件上漂各點有沫向心加授速度冊式中帳的漫R輕為質(zhì)點肢到轉(zhuǎn)軸參的距離富（圓環(huán)青的平均訊半徑）撿圖疊13-遣3數(shù)離心慣摧性力沿暢圓環(huán)中宜心線均捷勻分布報，其集厭度為路則環(huán)向伸應(yīng)力劉───危───寺───六───掏─⑴謊∵鈴線速度勾∴臣環(huán)向應(yīng)枯力計算照式也可椅寫成綢：摘黎───孔───教───古──⑵攜其強度倚條件：仗───叮───研───片───野───料─⑶糕───放───詢───親───銜───柱──⑷澤由闖⑶羊式可求鵲轉(zhuǎn)速麥，私∵偷，你則刷⑶花式可寫艘成鎖───趙───刮───窄───撐───傍⑸娃由員⑷墓式可求芽容許線稻速度帆───抵───姻───巨───薯───志───游⑹威例之題尚13-聲1設(shè)田港在甜A毅B伏軸吊的槳B剛端有一蛇個質(zhì)量稠很大的雀飛輪（著如下圖完）。與好飛輪相兔比，軸沸的質(zhì)量館可忽略舉不計。設(shè)軸的另驕一模端衛(wèi)A貼裝有剎瞎車離合尖器。飛位輪的轉(zhuǎn)欠速為蒜，轉(zhuǎn)動施慣量為硬。軸的謙直徑鄙，剎車盜時使軸秧在忠1洲0增秒內(nèi)均辨勻減速害停止。近求軸內(nèi)誦最大動比應(yīng)力。旨圖雕13-屯4穗解對：有⑴憤飛輪與曬軸的轉(zhuǎn)傻動角速略度為傘⑵分當(dāng)飛輪拆與軸同優(yōu)時做均曲勻減速津轉(zhuǎn)動時困，其角動加速度丙為框(太其中負澤號表示爬與肚的方向送相反，割如上析圖盤)辣⑶海按動靜呈法，在爭飛機上頭加上方粱向與志相反的委慣性力旦偶矩稻，且升⑷東設(shè)作用料于軸上貝的摩擦換力矩為分，由平汁衡方程喝，設(shè)：鏟⑸啊A肚B禍軸由于家摩擦力命矩火和慣性闖力偶矩莊引起扭督轉(zhuǎn)變形蠅，橫截接面上的色扭矩為償，則杜⑹澇橫截面飽上的最陰大扭轉(zhuǎn)羊剪應(yīng)力暢為謝例瓣題競13-迫2榆淡圖示結(jié)禾構(gòu)中的膨軸屠A漲B償及像桿是C浸D優(yōu)，其直攝徑均凡為毅d=8巧0m柄m未，蠻，材料挽的杯，鋼的盾容重摔，試校撲核呀A粘B西、痕C伍D衡軸的強烈度。粒解法之掙一：欠解拐：乓1繩、校側(cè)核占A項B仗軸的強扣度逝（秒A覺B忙軸的彎貢曲是由完于禿C惱D括桿慣性齊力引起拉的，因蛾為畢C對D裹桿的向臣心加速紫度引起醋了慣性女力）晉圖菊13-共5之⑴月C笨D倘桿的質(zhì)壁量：苗⑵覺C芹D得桿的加搶速度：標(biāo)⑶焰C封D紐桿引起界的慣性飼力勺；侵⑷閃A守B兼軸的挨⑸澇A抱B妥軸的呈2宣、校需核要C監(jiān)D逢桿的強慣度（仙受拉，噴危險截攪面牧在誠C照）懂解法之媽二：中圖近13-焦6犁解：歸沿唇C熔D卷桿軸線概單位長攔度上的抵慣性力勸（如眠圖從b旦所示）殖為當(dāng)時，旺當(dāng)喝時邪（省c示截面處啟），當(dāng)時，宋C跡D摸桿危險罪面緒C估上軸力盯和正應(yīng)漸力分別榮為辰(悶三拋)掙沖擊荷批載航落錘打淘樁、汽瘡錘鍛打仇鋼坯、筒沖床沖掘壓零件饅，轉(zhuǎn)動揮的飛輪反突然制國動、車系輛緊急澆剎車都捏屬于沖洽擊荷載李問題。稀1砍、垂直合沖擊（書沖擊物搜為自由胃落體）戒偷灶艇圖說13-快6院設(shè)有一筑重萬物納Q挑從高處槐為漫H適處自由嬸落下（咽如圖）窩，沖擊努到被沖做擊物體影的頂面濤上，則中其動荷鋪載系數(shù)勻式中的乳───趙─篩─觸構(gòu)件在讓靜荷載鳴作用時償?shù)撵o位括移。繡⑴庸若匆H=湊0這時（即性突加荷來載吊—架—男荷載由懼零突然瞧加熊到孤Q街值），則欣即突加顫荷載作胃用下，鎖構(gòu)件的舌應(yīng)力與船變形比奸靜荷載渣（由擦）時要礙大一倍佛。立⑵固若班時，則⑶若時破⑷節(jié)若已知詞在沖擊忍開始時蘿沖擊物獸自己落裁體的速濃度寶V鈔，則袍中的高埋度戒可用墳來代替誓，即妻2循、水平洞沖擊扇水平?jīng)_披擊時（關(guān)圖鉛a羨、支b遍所示）排的動荷避系數(shù)陣───掩───供───鞭───殃───俱──⑺設(shè)圖招13-從7時3瓜、沖擊脖荷載作你用下的吵動位移艱、動應(yīng)延變、動左應(yīng)力騾4址、受沖央擊時構(gòu)陜件的強觸度條件塵：紡例浸題殘13-妹3們煮盼試校核喉圖示梁城在承受惠水平?jīng)_疤擊荷載鳥作用時臥的強度集。已知施，沖擊淺物的重獲量溜Q=5牢00K殘N根,膏沖擊荷發(fā)載該Q康與彈簧榴接觸時宴的水平咸速度盲；彈簧添的剛度吼，沖擊永荷載及億彈簧作和用在梁葵的中點術(shù)處，梁晶的抗彎艇截面系枕數(shù)肥，截面眠對中性兔軸的慣毀性但矩預(yù)真，鋼的牙，各。植圖百13-睬7步解型：樂1百、當(dāng)賭以靜載震方式從早水平方禿向作用隔在彈簧發(fā)、梁的怨跨中時咬，跨中箏截面的事水平位名移為躺2誦、動荷狐載系數(shù)配3碧、最大尤彎矩致4忌、強度耍校核雞5猴、結(jié)論愈：強度繁夠唯例樣題蛛13-付4范培圖張a恰所示結(jié)沉構(gòu)，梁息長重，其寬均度氣。高蛇；材料設(shè)的扭；彈簧謝的剛度輪。今有訓(xùn)重量滅