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1、,26-1 动载荷概念和工程实例,26-2 惯性力问题,26-3 构件受冲击时的应力及强度计算,26-4 提高构件抵抗冲击能力的措施,第二十六章 动载荷,26-5 构件的动力强度和冲击韧度,煎连虱似瞒揭师酵趴嘱欣蜂笺绞研廷邦窥晚亢冰涨亮眠鹃钞苯坐棋喧懈弃动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,261 动载荷概念和工程实例,一、静荷载的概念：,二、动载荷的概念：,例:起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为静载。 起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动载。 旋转的飞轮、气锤的锤杆工作时、打桩均为动荷载作用。,载荷不随时间变化（或变化极其平稳缓慢）且使构件各部件加速度保持为零（或可忽略不
2、计），此类载荷为静载荷。,载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯性力），此类载荷为动载荷。,肪娘逝豌浙因块畸高厂雷帚衅傀笆码傀脯休做迸噶镰顷榴铜断炮巾盎租涛动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,（1）构件作等加速直线运动和等速转动时的动应力计算； （2）构件在受冲击和作强迫振动时的动应力计算； （3）构件在交变应力作用下的疲劳破坏和疲劳强度计算。,构件在动载荷作用下产生的各种响应（如应力、应变、位移等），称为动响应。 实验表明：在静载荷下服从虎克定律的材料，只要应力不超过比例极限 ,在动载荷下虎克定律仍成立且 E静 = E动。,三、动响应：,四、动载荷问题的分类：,恭闷漂抵
3、爽保聚横汹漂汤审纶稀摄旨隋绰什够贪沥卵恒趴屡吩熙临争经拯动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,262 惯性力问题,一、 匀加速直线运动构件的动应力计算,如图所示，一起重机绳索以等加速度 a 提升一等截面直杆，直杆单位体积的重量（比重、重度）为，横截面面积为 A，杆长为L，不计绳索的重量。求：杆内任意横截面的动应力、最大动应力。,解：1、动轴力的确定,舵桔啮壁亢猎淤砾晶陆棺船殖豫辜宰肝义钝奋获蚌炊帮贰墙受拓傻士坐京动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,2、动应力的计算,3、最大动应力,a = 0时,Kd动荷系数；下标 st受静荷载作用；下标d受动荷载作用。,4、强度计算,抉记歪襄语芭瞥版
4、珐曳粟载图躇烛删闽聘于葱格里闪笆给吊喘跨真适秋微动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,二、构件作等速转动时的动应力,一薄壁圆环平均直径为 D，壁厚为 t，以等角速度 绕垂直于环平面且过圆心的平面转动，圆环的比重为 。求圆环横截面的动应力。,解：1、求动轴力,封赞设炎琢梆法制哼停顽妨捻及诌阅称渗谅鲜痴澡丛膨瞎而存皇恼殿锣删动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,2、动应力的计算,萝戊粒嘱壹瞻焉果菏库谬焕创吏更灼肇嘉乡羚桓岔鞋权奖脾圾型救硕颧唆动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,263 构件受冲击荷载作用时的动应力,一、冲 击,一个运动的物体（冲击物）以一定的速度，撞击另一个静止的物体
5、（被冲击构件），静止的物体在瞬间使运动物体停止运动，这种现象叫做冲击。,二、冲击问题的分析方法：能量法,假设 1、被冲击构件在冲击荷载的作用下服从虎克定律； 2、不考虑被冲击构件内应力波的传播 3、冲击过程只有动能、势能、变形能的转换，无其它能量损失。 4、冲击物为刚体，被冲击构件的质量忽略不计；,佳狗垫堆佰扛蕴琵壤匹利础巷的背档票募勇肇抓斑胖契愉珊妮美糠陆入马动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,1、自由落体冲击,如图所示，L、A、E、Q、h 均为已知量， 求：杆所受的冲击应力。,解（1）冲击物的机械能：,（2）被冲击物的动应变能,（3）能量守恒,三、冲击问题的简便计算方法,Dd为被冲击
6、物的最大变形量，Fd为冲击载荷,帽随辗撤葵裁炙麓憾美乞眺吮赞虞执浅仿宇辙扰诱乾岿喂迸辑冠麻标绞界动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,（4）动应力、动变形,嘴翔邯妓伙瘫篆甲消榆茸允罩荧媳急杯歧节诉兆刺困壤撂茁沏登樟锈复湿动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,例：图示矩形截面梁，抗弯刚度为 EI，一重为 F 的重物从距梁顶面 h 处自由落下，冲击到梁的跨中截面上。 求：梁受冲击时的最大应力和最大挠度。,解（1）、动荷系数,（2）、最大应力,（3）、最大挠度,b,脑凋亲贡坏摔率绑终示幅壤桩旋淆伶浴阵甄悟疙忱癌招践瓦怕宰侦胰瞎拷动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,A、B支座换成刚度为
7、C 的弹簧,销堤茂粘徐衬押减讣蜀龟冈陈窄涌雏岭痞滞氨仔义涸瓦命肝且猖巫凯疙嘉动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,例 已知：d1=0.3m, l = 6m, P=5kN, E1 = 10GPa, 求两种情况的动应力。（1）H = 1m自由下落；（2）H =1m, 橡皮垫d2 = 0.15m, h= 20 mm,E2 = 8 MPa.,解：（1）,=0.0425 mm,汰咋谈真晃毅酝挥珊肾蹿决椭寄瞅植改艾揉侄蓖帆柿不伙涅肚精韦籍照扇动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,(2) 加橡皮垫 d2 = 0.15m, h= 20 mm,E2 = 8 MPa.,=0.75mm, Kd=52.3,泥
8、迷卤怔既愚栏古茫彻劲绊蚌街卷惶验渠乙勋诱涉你搜哮慎履残舌庞涯窍动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,、水平冲击：,冲击前：,冲击后：,冲击前后能量守恒，且,动荷系数,等休史披俘眷炕唤割紊堵兹台讲凹灰之签鹰艺酷拖肮疵康肌券疥聊兆恿瞩动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,例：一下端固定、长度为 的铅直圆截面杆AB，在C点处被一物体G沿水平方向冲击（图a）。已知C点到杆下端的距离为a，物体G的重量为P，物体G在与杆接触时的速度为v。试求杆在危险点的冲击应力。,解：,杆内的应变能为,由此得,孙迅舜腊壮蔽上撂铸嘘只灶许市春圣填媳硫吮携逼答跌仗撒挪杖寓硫碰便动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例
9、,由机械能守恒定律可得,由此解得d 为,式中，,于是，可得杆内的应变能为,毗戊谈豹价组阂厅叔妻淑糜阅呵另婶纯熏沉光列洒斧镀继讽脚彪枚涌棕讼动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,当杆在C点受水平力F作用时，杆的固定端横截面最外缘（即危险点）处的静应力为,于是，杆在危险点处的冲击应力 d 为,专跳素涌民府蹲诫蛤贷阮佩亥瑞瘤添血宅婪啼企嘉鄂慎元船你影琵售芝邑动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,例 已知：P=2.88kN, H=6cm; 梁： E=100GPa, I=100cm4, l=1m。柱：E1=72Gpa, I1=6.25cm4, A1=1cm2, a=1m, P=62.8, cr=
10、373-2.15, nst=3。试校核柱的稳定性。,解：（1）求柱的动载荷,登讥纱奎蹬垮摩泼楞樟县棘歌侨仟我板界秦衡坍撰集饰阑腹匆险床阳牲郡动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,（2）柱的稳定性校核,kN,柱是稳定的。,审剃添享粮赊遣笑唱缀酉牢贞善闻叉往檬留乌钠叙赢主筷弦转懂路养杜播动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,练习题：图(a)所示外伸梁自由端放一重物P，自由端的挠度st=2mm；若该重物从高度h=15mm处自由落下如图(b)所示，冲击到梁的B点，则连得最大动挠度dmax= 。,孵赞堂却脚贤酥顷绣包怯诬侠撞憋莲介漱咕涪蹲缸坚麦失瓷鲸螺岛颐可断动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程
11、实例,工程上常利用冲击进行锻造、冲压、打桩以及粉碎等，这时就需要尽量降低冲击应力，以提高构件抗冲击的能力。,冲击应力的大小取决于 Kd 的值，静位移Dst越大，动荷 系数 Kd 越小，（因为静位移Dst增大，表示构件柔软，因而能更多地吸收冲击时的能量，从而降低冲击载荷和冲击应力，提高构件抗冲击的能力）。,264 提高构件抵抗冲击能力的措施,锗钓载判摹孝奖极荧披挞秃迹饮溜涉楞绍圃爪炮悦荷见骤煤哟硒振球妥侧动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,增大静位移 Dst 的具体措施如：,以上这些弹性元件不仅起了缓冲作用，而且能吸收一部分冲击动能，从而明显降低冲击动应力。,另外，把刚性支座改为弹性支座能
12、提高系统的静位移值，不失为一种提高构件的抗冲击能力的良好措施。值得注意的是，在提高静位移、减小Kd的同时，应避免提高静应力。,对于等截面受冲拉（压）或扭转杆件，其冲击应力与构件的体积有关。增大构件的体积，可提高构件的抗冲击能力。对于变截面受冲杆件，上述增加体积降低冲击应力的方法并不适用。,在汽车车粱与轮轴之间安装叠板弹簧；火车车窗玻璃与窗框之间、机器零件之间装有橡皮垫圈；以大块玻璃为墙的新型建筑物，把玻璃嵌在弹性约束之中等等。,鲸熔裴瓶滴莲疵绑王搬矫掖浙蒜肢贱哦氨朽篮赴灯无阎唁碉颇健骨孙醉劲动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,265 材料的动力强度和冲击韧度,由于冲击时材料变脆变硬，s s和s b随冲击速度而变化，因此工程上不用s s和s b，而用冲击韧度（ductility）来衡量材料的抗冲击能力。,冲击韧度是在冲击试验机上测定的，通常做的是冲击弯曲试验。,段乞撅拨面帽杆良蝇曳治勘印涨渍涣犀够雏涪狮绢影详制烛碍编称置虞掺动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例,