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1、材料力学材料力学第第1010章章 动载荷动载荷动载荷动载荷 概述概述 动静法的应用动静法的应用 杆件受冲击时的应力和变形杆件受冲击时的应力和变形 冲击韧性冲击韧性返回10.1 10.1 概概 述述一、 静载荷 载荷从零开始缓慢地增加到最终值。 可认为构件始终处于平衡状态。二、动载荷 随时间明显变化的载荷，即具有较大 加载速率的载荷。研究表明： 在动载荷作用下，只要应力不超过比例极限， 胡克定律仍成立，且弹性模量与静载时相同。1) 构件有加速度时的应力计算;2) 冲击问题；3) 振动问题；4) 交变载荷。三、 动载荷问题分类 返回10.2 10.2 动静法的应用动静法的应用动静法 即为理论力学中
2、介绍的达朗伯原理。例题10.1已知：杆以匀加速度 a 作平移，截面积为A ，密度为 。求：截面C的最大动应力。加上惯性力系。 aq解：1.受力分析 FFlb CaqFFlb2. 弯矩C3. 应力aqFFlbA3. 应力当 a=0 ,即静载时:故: 动荷因数则:强度条件:返回10.3 10.3 杆件受冲击时的应力和变形杆件受冲击时的应力和变形一、工程中的冲击问题 特点：实例：撞击，打桩，突然刹车等。冲击过程短暂，应力分布复杂，难以精确计 算，常采用能量法近似分析。二、求解冲击问题的能量法2. 采用能量法时的简化： 1) 冲击物看成刚体，不计变形能；2) 被击物看成不计质量的弹性体， 不计动能；
3、3) 被击物满足胡克定律。1. 任一线弹性杆件或结构 都可简化为线性弹簧。设冲击物重为 P，初动能为T。系统速度为 0 时，弹簧的变形最大， 为 d ，此时弹簧的动载荷为 Fd 。忽略能量损失，由机械能守恒， 冲击物的动能和势能变化等于弹 簧的应变能，即:d因被击物满足胡克定律，故有：三. 垂直冲击由机械能守恒定理，化简得:解此一元二次方程得:引入记号: 动荷因数则: 动荷因数自由落体时：当 h=0，即突加载时四、冲击问题的一般解题步骤1) 求结构上被冲击点的静位移st；2) 求 Kd ；3) 计算静应力 st ;4) 计算动应力 d = Kd st ；5) 计算动位移 d = Kd st .
4、例题 10.3 已知: 悬臂梁, EI, l, P, h。 求：B 和 dmax。解： 1. 被冲击点B处静位移lA Bh2. 冲击动荷因数3. B点动位移4. 最大动应力lA Bh五. 水平冲击 冲击前，重物动能:忽略能量损失，由机械能守恒:则:由冲击动荷因数公式可以看出：要使Kd小，应使 st 大。 即：应使结构上受冲击点的静位移尽量大。在满足刚度和强度要求的前提下六、减小冲击载荷和冲击应力的措施垂直冲击水平冲击要使Kd小，应使受冲击点的 st 大。工程实例把受冲击的汽缸螺栓，由短螺栓改为长螺栓。在汽车大梁与轮轴间安装叠板弹簧； 火车车厢架与轮轴间安装压缩弹簧；在某些机器或零件上加橡皮垫；返回10.4 10.4 冲击韧性冲击韧性返回试样l冲击韧性： k衡量材料抵抗冲击能力的性能指标W冲断试样所需的能量A试样切槽处的最小横截面面积一般塑性材料的抗冲击能力 远高于脆性材料。
