材料力學(xué) 動(dòng)載荷.ppt

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1、第十章動(dòng)載荷材料力學(xué)§10.1概述動(dòng)載荷/概述材料力學(xué)大小不變或變化緩慢的載荷。使構(gòu)件產(chǎn)生明顯加速度的載荷或者隨時(shí)間變化的載荷。動(dòng)載荷/概述一.基本概念靜載荷：動(dòng)載荷：材料力學(xué)本章討論的兩類問題：作勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻角速旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件；沖擊載荷作用下構(gòu)件的應(yīng)力和變形計(jì)算。動(dòng)載荷/概述材料力學(xué)§10.2動(dòng)靜法的應(yīng)用動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用材料力學(xué)一.慣性力規(guī)定：對(duì)加速度為a的質(zhì)點(diǎn)，慣性力等于質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m與a的乘積，方向則與a的方向相反。動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用材料力學(xué)二.動(dòng)靜法（達(dá)朗貝爾原理）內(nèi)容：對(duì)作加速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)系，如假想的在每一質(zhì)點(diǎn)上加上慣性力，則質(zhì)點(diǎn)系上的原力系與慣性力系組成平衡

2、力系。這樣，就可把動(dòng)力學(xué)問題在形式上作為靜力學(xué)問題來處理，這就是動(dòng)靜法。動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用材料力學(xué)動(dòng)靜法的解題步驟：1.計(jì)算慣性力；2.將慣性力作為虛擬外力加于各質(zhì)點(diǎn)上；3.將整體作為平衡問題處理。動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用材料力學(xué)1.勻加速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件一吊車以勻加速度起吊重物Q,吊索自重不計(jì)，若吊索的橫截面積為A，上升加速度為a，試計(jì)算吊索中的應(yīng)力。動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用Qa三.動(dòng)靜法的應(yīng)用舉例材料力學(xué)Qa重物的質(zhì)量為：因此，慣性力為：（1）求重物的慣性力動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用材料力學(xué)慣性力為：（2）將慣性力作為虛擬外力作用于物體上a動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用Q材料力學(xué)Qammx（3）按靜

3、力學(xué)平衡計(jì)算吊索的應(yīng)力動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用因此，吊索中的動(dòng)應(yīng)力為：設(shè)吊索截面上的內(nèi)力：材料力學(xué)吊索中的動(dòng)應(yīng)力為：當(dāng)重物靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，吊索橫截面上的靜應(yīng)力為：引入動(dòng)荷系數(shù)動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用將動(dòng)靜載荷下的應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比：則：材料力學(xué)動(dòng)載荷作用下構(gòu)件的強(qiáng)度條件為：式中的[?]仍取材料在靜載荷作用下的許用應(yīng)力。注意事項(xiàng)：動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用材料力學(xué)2.等角速度運(yùn)動(dòng)構(gòu)件一平均直徑為D的薄壁圓環(huán)繞通過其圓心且垂直于圓環(huán)平面的軸作等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。已知角速度為?，橫截面積為A，比重為?，壁厚為t，求圓環(huán)橫截面上的應(yīng)力。動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用D?to材料力學(xué)o等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)內(nèi)各點(diǎn)具

4、有向心加速度，且D>>t，可近似地認(rèn)為環(huán)內(nèi)各點(diǎn)向心加速度相同。?動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用(1)計(jì)算慣性力并以虛擬外力的形式作用于圓環(huán)上沿圓環(huán)軸線均勻分布的慣性力集度為：材料力學(xué)圓環(huán)橫截面上的內(nèi)力為：oxy圓環(huán)橫截面上的應(yīng)力為：(2)根據(jù)平衡問題求解動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用材料力學(xué)圓環(huán)等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的強(qiáng)度條件為：結(jié)論：1.環(huán)內(nèi)應(yīng)力與橫截面積A無關(guān)；2.要保證強(qiáng)度，應(yīng)限制圓環(huán)的轉(zhuǎn)速。動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用材料力學(xué)L課本320頁(yè)例10.1-等截面圓軸受沖擊扭轉(zhuǎn)在AB軸的B端有一個(gè)質(zhì)量很大的飛輪，軸的質(zhì)量忽略不計(jì)，軸的另一端A裝有剎車離合器，飛輪的轉(zhuǎn)速為n=100r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ix=0.

5、5KN*S2，軸的直徑d=100mm，剎車時(shí)使軸在10S內(nèi)均勻減速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，求軸內(nèi)的最大動(dòng)應(yīng)力。材料力學(xué)動(dòng)載荷/動(dòng)靜法的應(yīng)用完成課本320頁(yè)例10.1思路：計(jì)算慣性力將慣性力以虛擬外力的形式作用于飛輪上轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶鈫栴}求解材料力學(xué)難點(diǎn)：計(jì)算慣性力分析：飛輪繞軸旋轉(zhuǎn)，使軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，因此飛輪的慣性力實(shí)際上是一個(gè)慣性力偶M。計(jì)算：?jiǎn)栴}轉(zhuǎn)化為基本扭轉(zhuǎn)變形（如下）。材料力學(xué)BαMd?max=T/Wt扭轉(zhuǎn)的最大切應(yīng)力為：材料力學(xué)動(dòng)靜法的適用條件總結(jié)有加速度，且勻加速運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件材料力學(xué)動(dòng)載荷/桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形§10.4桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形材料力學(xué)vQa受沖擊的構(gòu)件沖擊物一.

6、沖擊問題的特點(diǎn)3.沖擊物受沖擊力的作用得到一個(gè)很大的負(fù)加速度a。1.沖擊作用時(shí)間短；2.沖擊過程中，沖擊物的速度在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生很大的變化；動(dòng)載荷/桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形材料力學(xué)思考：能否用動(dòng)靜法求沖擊時(shí)的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)變形？沖擊時(shí)的加速度接近無限大，因此無法使用動(dòng)靜法。只能采用能量法近似的計(jì)算沖擊時(shí)構(gòu)件內(nèi)的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)變形。材料力學(xué)二.能量法-能量守恒定律動(dòng)載荷/桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形T：沖擊物減少的動(dòng)能；各符號(hào)的含義：V：沖擊物減少的勢(shì)能；U：被沖擊物增加的變形能。材料力學(xué)4.略去沖擊過程中的其它能量損失。1.在整個(gè)沖擊過程中，結(jié)構(gòu)保持線彈性，即力和變形成正比。2.假定

7、沖擊物為剛體。只考慮其機(jī)械能的變化，不計(jì)變形能。3.假定被沖擊物為彈性體。需要考慮其變形能，但由于被沖擊物的質(zhì)量忽略不計(jì)，因此，不需要考慮其機(jī)械能。三.計(jì)算沖擊問題時(shí)所做假設(shè)動(dòng)載荷/桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形材料力學(xué)四.計(jì)算中用到的相關(guān)公式?jīng)_擊過程中，沖擊物減少的動(dòng)能和勢(shì)能以及被沖擊物增加的變形能分別應(yīng)如何計(jì)算？思考：動(dòng)載荷/桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形材料力學(xué)1.計(jì)算沖擊物損失的動(dòng)能T所用公式：其中：動(dòng)載荷/桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形材料力學(xué)2.計(jì)算沖擊物損失的勢(shì)能V所用公式：其中：動(dòng)載荷/桿件受沖擊時(shí)的應(yīng)力和變形材料力