材料力學(xué)課件第九章動(dòng)荷載交變應(yīng)力

材料力學(xué)課件第九章動(dòng)荷載交變應(yīng)力動(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)算方法動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的控制與防護(hù)實(shí)際工程中的動(dòng)荷載與交變應(yīng)力問(wèn)題contents目錄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)間變化的荷載，交變應(yīng)力是指應(yīng)力隨時(shí)間周期性變化的應(yīng)力。定義動(dòng)荷載和交變應(yīng)力具有周期性、往復(fù)性和隨時(shí)間變化的特點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損傷和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。特性定義與特性可分為長(zhǎng)期動(dòng)荷載和短期動(dòng)荷載，長(zhǎng)期動(dòng)荷載如風(fēng)載、地震荷載，短期動(dòng)荷載如機(jī)械振動(dòng)、沖擊荷載。可分為確定性動(dòng)荷載和隨機(jī)性動(dòng)荷載，確定性動(dòng)荷載如周期性變化的荷載，隨機(jī)性動(dòng)荷載如地震、風(fēng)載等自然現(xiàn)象產(chǎn)生的荷載。動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的分類按性質(zhì)分類按時(shí)間變化分類如地震、風(fēng)載等自然現(xiàn)象產(chǎn)生的動(dòng)荷載和交變應(yīng)力。自然現(xiàn)象機(jī)械振動(dòng)人為因素機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、車輛行駛等產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊。如建筑物的施工、設(shè)備的安裝和運(yùn)行等也會(huì)產(chǎn)生動(dòng)荷載和交變應(yīng)力。030201動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的產(chǎn)生原因02動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的影響短期效應(yīng)動(dòng)荷載和交變應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致材料在短期內(nèi)出現(xiàn)彈性變形和塑性變形，影響材料的剛度和強(qiáng)度。長(zhǎng)期效應(yīng)長(zhǎng)期承受動(dòng)荷載和交變應(yīng)力的材料可能會(huì)出現(xiàn)疲勞損傷，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能逐漸下降。對(duì)材料性能的影響動(dòng)荷載產(chǎn)生的慣性力可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的靜態(tài)平衡，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)或傾覆。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性交變應(yīng)力可能會(huì)引起結(jié)構(gòu)的疲勞損傷，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中發(fā)生變形或斷裂。靜態(tài)穩(wěn)定性對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響疲勞破壞在交變應(yīng)力作用下，材料或結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生疲勞破壞，導(dǎo)致突然斷裂。疲勞壽命不同的動(dòng)荷載和交變應(yīng)力狀態(tài)會(huì)對(duì)材料的疲勞壽命產(chǎn)生影響，疲勞壽命短的材料的可靠性相對(duì)較低。對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響03動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的計(jì)算方法動(dòng)荷載作用下，物體的加速度與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。牛頓第二定律力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量，即外力做的功等于物體動(dòng)能的變化量。動(dòng)能定理根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式推導(dǎo)出的微分方程，用于描述物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。動(dòng)力學(xué)微分方程動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

交變應(yīng)力的基本計(jì)算方法平均應(yīng)力和應(yīng)力幅交變應(yīng)力由大小不斷變化的瞬時(shí)應(yīng)力組成，平均應(yīng)力是交變應(yīng)力的時(shí)間平均值，應(yīng)力幅是交變應(yīng)力的最大值和最小值之差。交變應(yīng)力的分類根據(jù)應(yīng)力隨時(shí)間變化的特點(diǎn)，交變應(yīng)力可分為對(duì)稱循環(huán)和非對(duì)稱循環(huán)兩類。交變應(yīng)力的疲勞強(qiáng)度交變應(yīng)力作用下，材料會(huì)發(fā)生疲勞斷裂，疲勞強(qiáng)度是衡量材料抵抗疲勞斷裂能力的指標(biāo)。在交變應(yīng)力作用下，材料能夠承受無(wú)限次循環(huán)而不發(fā)生疲勞斷裂的最大應(yīng)力值。疲勞極限材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生疲勞斷裂所需的循環(huán)次數(shù)。疲勞壽命表示疲勞極限與應(yīng)力幅關(guān)系的曲線，可以根據(jù)材料的疲勞曲線計(jì)算出不同應(yīng)力幅下的疲勞壽命。疲勞曲線疲勞強(qiáng)度的計(jì)算方法04動(dòng)荷載與交變應(yīng)力的控制與防護(hù)增加減震隔震裝置在結(jié)構(gòu)中設(shè)置減震器和隔震支座，吸收和分散地震動(dòng)荷載的能量。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)形式、增加冗余約束等方式，降低結(jié)構(gòu)的動(dòng)荷載響應(yīng)。強(qiáng)化地基基礎(chǔ)提高地基承載力和穩(wěn)定性，減小地震或其他動(dòng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。減輕動(dòng)荷載的措施采用高強(qiáng)度鋼材、鋁合金等材料，提高結(jié)構(gòu)抵抗疲勞應(yīng)力的能力。選用高強(qiáng)度材料改進(jìn)焊接工藝，減少焊接缺陷和殘余應(yīng)力，提高焊接接頭的疲勞壽命。優(yōu)化焊接工藝對(duì)關(guān)鍵承力部位進(jìn)行加固和補(bǔ)強(qiáng)，增加其抗疲勞性能。強(qiáng)化關(guān)鍵部位提高結(jié)構(gòu)抗疲勞性能的措施形狀優(yōu)化優(yōu)化結(jié)構(gòu)的形狀，改善結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布和承載能力，降低應(yīng)力集中和疲勞損傷的風(fēng)險(xiǎn)。尺寸優(yōu)化通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸、壁厚等參數(shù)，使結(jié)構(gòu)性能達(dá)到最優(yōu)。拓?fù)鋬?yōu)化通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)件尺寸，使結(jié)構(gòu)在滿足功能和安全要求的前提下重量最輕。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法05實(shí)際工程中的動(dòng)荷載與交變應(yīng)力問(wèn)題機(jī)械工程中的動(dòng)荷載與交變應(yīng)力問(wèn)題機(jī)械工程中，動(dòng)荷載和交變應(yīng)力常常出現(xiàn)在各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)和設(shè)備中，如旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械等。總結(jié)詞旋轉(zhuǎn)機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力、摩擦力等，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)荷載和交變應(yīng)力。往復(fù)機(jī)械中的活塞、曲軸等部件，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中也會(huì)產(chǎn)生交變應(yīng)力。這些動(dòng)荷載和交變應(yīng)力的大小和分布，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的強(qiáng)度、疲勞壽命以及穩(wěn)定性都有重要影響。詳細(xì)描述總結(jié)詞土木工程中，橋梁、大壩、高層建筑等結(jié)構(gòu)會(huì)受到風(fēng)、地震、車輛等外部動(dòng)荷載的作用，產(chǎn)生交變應(yīng)力。詳細(xì)描述風(fēng)荷載和地震荷載是常見(jiàn)的外部動(dòng)荷載，它們的作用會(huì)導(dǎo)致橋梁、大壩、高層建筑等結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，從而產(chǎn)生交變應(yīng)力。此外，車輛的行駛也會(huì)對(duì)橋梁等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)荷載和交變應(yīng)力。這些動(dòng)荷載和交變應(yīng)力的影響需要考慮在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，以確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。土木工程中的動(dòng)荷載與交變應(yīng)力問(wèn)題總結(jié)詞航空航天工程中，由于飛行器的高速運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜環(huán)境，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的動(dòng)荷載和交變應(yīng)力問(wèn)題。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述飛行器在高速飛行過(guò)程中，由于氣動(dòng)力的作用會(huì)產(chǎn)生動(dòng)荷載，同時(shí)由于飛行姿態(tài)的變化、發(fā)動(dòng)機(jī)工作等也會(huì)產(chǎn)生交變應(yīng)力。此外，