材料力學(xué)第10章(動(dòng)載荷)講課講稿.ppt

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1、材料力學(xué)第十章動(dòng)載荷第十章動(dòng)荷載§10–1概述§10–2動(dòng)靜法的應(yīng)用§10–4桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形一、靜載荷和動(dòng)載荷：載荷不隨時(shí)間變化（或變化極其平穩(wěn)緩慢）且使構(gòu)件各部件加速度保持為零（或可忽略不計(jì)），此類載荷為靜載荷。載荷隨時(shí)間急劇變化且使構(gòu)件的速度有顯著變化（系統(tǒng)產(chǎn)生慣性力），此類載荷為動(dòng)載荷。二、動(dòng)響應(yīng)：構(gòu)件在動(dòng)載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等稱為動(dòng)響應(yīng)?！?0–1概述實(shí)驗(yàn)表明：在靜載荷下服從虎克定律的材料，只要應(yīng)力不超過(guò)比例極限,在動(dòng)載荷下虎克定律仍成立且E靜=E動(dòng)。三、動(dòng)荷系數(shù)：四、動(dòng)應(yīng)力分類：1.簡(jiǎn)單動(dòng)應(yīng)力：加速度可以確定，采用“動(dòng)靜法”求解。2.沖擊載荷：速度在

2、極短暫的時(shí)間內(nèi)有急劇改變，此時(shí)，加速度不能確定，要采用“能量法”求之；3.交變應(yīng)力：應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化，疲勞問(wèn)題。4.振動(dòng)問(wèn)題：求解方法很多。例如：方法原理：D’Alembert’sprinciple(動(dòng)靜法）達(dá)朗貝爾原理認(rèn)為：處于不平衡狀態(tài)的物體，存在慣性力，慣性力的方向與加速度方向相反，慣性力的數(shù)值等于加速度與質(zhì)量的乘積。只要在物體上加上慣性力，就可以把動(dòng)力學(xué)問(wèn)題在形式上作為靜力學(xué)問(wèn)題來(lái)處理，這就是動(dòng)靜法?！?0–2動(dòng)靜法的應(yīng)用[例1]桿件的橫截面面積為A，單位體積的質(zhì)量為?,以加速度a上升，試求桿子中央橫截面上的動(dòng)應(yīng)力。解：①受力分析如圖:②中央橫截面上的彎矩一、直線運(yùn)動(dòng)

3、構(gòu)件的動(dòng)應(yīng)力lbabFqF動(dòng)荷系數(shù)：③動(dòng)應(yīng)力④靜應(yīng)力方法原理：能量法(機(jī)械能守恒）在沖擊物與受沖構(gòu)件的接觸區(qū)域內(nèi)，應(yīng)力狀態(tài)異常復(fù)雜，且沖擊持續(xù)時(shí)間非常短促，接觸力隨時(shí)間的變化難以準(zhǔn)確分析。工程中通常采用能量法來(lái)解決沖擊問(wèn)題，即在若干假設(shè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)能量守恒定律對(duì)受沖擊構(gòu)件的應(yīng)力與變形進(jìn)行偏于安全的簡(jiǎn)化計(jì)算?！?0–4桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形(1)沖擊物為剛體；假設(shè)：(2)不計(jì)沖擊過(guò)程中的聲、光、熱等能量損耗（能量守恒）；(3)沖擊過(guò)程中被沖擊物的變形為線彈性變形過(guò)程。(保守計(jì)算)一、自由落體沖擊ABPhABΔdABPhABΔd能量守恒：沖擊前：沖擊后：ABΔdFdABΔdFdA

4、BΔstP二、水平?jīng)_擊：沖擊前：沖擊后：vmgFd?dPst?st沖擊前后能量守恒，動(dòng)荷系數(shù)vmg其中：[例]P1.6mABh已知：重量P=5kN，h=10mm，20b工字鋼，W=250cm3，I=2500cm4，E=210GPa，求梁內(nèi)最大沖擊正應(yīng)力。解：PlAB[孫題6-12]PlABh已知：重量P=300N，h=50mm，E=200GPa，l=1m，求梁內(nèi)最大沖擊正應(yīng)力。解：C4030本章結(jié)束