材料力學動荷載和循環(huán)應力.ppt

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1、教學內(nèi)容：構(gòu)件作加速直線運動或勻速轉(zhuǎn)動時的動應力計算，構(gòu)件受沖擊荷載時的動應力計算；交變應力的概念，交變應力下材料的疲勞破壞，疲勞極限。教學要求：1、了解材料疲勞極限曲線、提高疲勞強度措施；2、理解動荷載和循環(huán)應力概念，循環(huán)應力的類型；重點：沖擊荷載時的動應力計算難點：疲勞極限曲線MechanicofMaterials第二十八、九講的內(nèi)容、要求、重難點學時安排：23、掌握作加速直線運動或勻速轉(zhuǎn)動時的動應力計算、構(gòu)件受沖擊荷載時的動應力計算。第十章動載荷§10.1概述第二十八、九講目錄MechanicofMaterials§10

2、.4桿件受沖擊時的應力和變形§11.1交變應力與疲勞失效§11.2交變應力的循環(huán)特征、應力幅和平均應力§11.4影響持久極限的因素§11.3持久極限第十一章交變應力一、什么是動載荷，與靜荷載的區(qū)別?！?0.1概述MechanicofMaterials1、靜荷載：從零開始緩慢地增到終值，然后保持不變的載荷2、動載荷：使構(gòu)件產(chǎn)生明顯的加速度的載荷或隨時間變化的載荷。動載荷本質(zhì)：是慣性力3、動應力、動變形4、分類：慣性載荷、沖擊載荷、振動載荷、交變載荷5、研究意義構(gòu)件由于動荷載所引起的應力、變形慣性載荷MechanicofMater

3、ials二、實例§10.1概述沖擊載荷MechanicofMaterials§10.1概述振動載荷（Tacoma大橋共振斷裂）MechanicofMaterials§10.1概述交變載荷（交變載荷引起疲勞破壞）MechanicofMaterials§10.1概述一、構(gòu)件作等速直線運動時的動應力與動變形1、此類問題的特點:加速度保持不變或加速度數(shù)值保持不變，即角速度w=02、解決此類問題的方法:牛頓第二定律動靜法（達朗伯原理）MechanicofMaterials§10.1概述3、達朗伯原理的回顧用靜力學的方法求解動力學的問題。

4、虛擬的“慣性力”慣性力與主動力、約束力共同構(gòu)成“平衡力系”，通過靜力學平衡方程求解未知力。MechanicofMaterials§10.1概述例1：起重機以等加速度a起吊重量為W的物體，求鋼索中的應力。MechanicofMaterials§10.1概述解：（1）對重物進行受力分析慣性力:（2）沿豎直方向建立“平衡方程”：MechanicofMaterials（3）求動應力若鋼索截面積為A靜載荷情況下的鋼索中的應力：例1§10.1概述討論1：引入：動載荷因數(shù)kd有:MechanicofMaterials例1§10.1概述4、動

5、應力、動變形與動載荷因數(shù)的關(guān)系動應力:在線彈性范圍內(nèi)，動變形亦有:強度條件:MechanicofMaterials§10.1概述例2：設有等直桿，長度為L，截面積為A，比重g，受拉力F的作用，以等加速度a運動，求構(gòu)件的應力和變形。（不計摩擦力）MechanicofMaterials§10.1概述解：（1）構(gòu)件加速度:（2）構(gòu)件單位長度上的慣性力(集度):（3）用截面法取構(gòu)件的一部分加以分析各截面的軸力:MechanicofMaterials例2§10.1概述（4）動應力為:靜載荷條件下的應力-靜應力:因此，在此條件下，動應力沿

6、桿長作線性分布，如圖:（5）構(gòu)件軸向變形取構(gòu)件當中一微段dxMechanicofMaterials例2§10.1概述二、構(gòu)件作等速轉(zhuǎn)動時的動應力設圓環(huán)以等角速度w繞通過圓心且垂直于圓環(huán)平面的軸旋轉(zhuǎn)，如圖所示（平均直徑D>>厚度t，討論環(huán)內(nèi)的應力。MechanicofMaterials§10.1概述二、構(gòu)件作等速轉(zhuǎn)動時的動應力環(huán)內(nèi)任意一點有向心加速度an，設圓環(huán)的橫截面積為A，單位體積的重量為g。慣性力:平衡方程MechanicofMaterialsFNFN§10.1概述圓截面上的應力為:則強度條件可以寫為:一、構(gòu)件受沖擊時的應

7、力和變形當運動物體（沖擊物）以一定的速度作用在靜止構(gòu)件（被沖擊物）上時，被沖擊物體將受到很大的作用力（沖擊載荷），這種現(xiàn)象稱為沖擊此類問題在工程中非常常見，比如:打樁、鍛打工件、鑿孔、高速轉(zhuǎn)動飛輪制動等。§10.4桿件受沖擊時的應力和變形MechanicofMaterials構(gòu)件受沖擊時的應力和變形§10.4桿件受沖擊時的應力和變形MechanicofMaterials構(gòu)件受到外力作用的時間很短，沖擊物的速度在很短的時間內(nèi)發(fā)生很大的變化，甚至降為0，沖擊物得到一個很大的負加速度a解決沖擊問題的方法:近似但偏于安全的方法--能量

8、法§10.4桿件受沖擊時的應力和變形MechanicofMaterials沖擊物被沖擊物av二、沖擊問題的特點:采用能量法處理沖擊問題的基本假設:1、除機械能外，所有其它的能量損失（塑性變形能、熱能）等均忽略不計；2、沖擊過程中，結(jié)構(gòu)保持線彈性范圍內(nèi)，即力與變形成正比；3、假