动荷载攸宁轩版

1、动荷载(hzi)与交变应力共三十六页1 概 述动荷载(hzi)指荷载的大小、方向、作用点随着时间 进程而发生显著变化。扩展(kuzhn)：构件速度有显著变化时，其上所加的惯性力。分类：缓慢变化（或基本不变化）静荷载急剧变化冲击、突加常规变化（包括循环变化）共三十六页缓慢变化(binhu)（或基本不变化(binhu)）急剧(jj)变化常规变化（包括循环变化）突变载荷一般动载荷缓变载荷FtFt周期载荷共三十六页2 构件作匀加速(ji s)直线运动和匀速转动时的应力一、构件(gujin)作匀加速直线运动共三十六页共三十六页例：已知FW1=20 kN，FW2 =40 kN，梁由两根22b的工字钢组成，

2、a =2.5 m/s2，d =20 mm，=160 MPa ，试校核钢索(n su)与梁的强度（不计钢索(n su)与梁的自重）。解：1、钢索(n su)的强度校核 钢索满足强度要求。共三十六页2、梁的强度(qingd)核算梁的强度(qingd)足够。共三十六页二、构件(gujin)作匀角速度定轴转动共三十六页3 构件受冲击时的应力(yngl)和变形冲击：两运动物体相互接触，接触前速度差较大，接触时间(shjin)短，则相互间的作用力较大，称此现象为冲击。（1）冲击物为刚体，不变形（不吸收能量）； 被冲击物质量不计。（2）冲击时，被冲击物仍服从虎克定律。假设：（3）冲击时，不考虑波动效应，且不

3、计声、热能损失。（冲击物原有能量均传递给被冲击物，成为其弹性应变能）共三十六页一、竖向冲击(chngj)FW例：估计冲击应力与什么(shn me)有关？FW共三十六页FW其中：d为杆件被压缩到最低点时的缩短量；Fd为对应(duyng)的最大压力。共三十六页竖向冲击(chngj)动荷系数FWFW共三十六页由 kd 的计算公式可得：1、当h = 0 时， kd = 2。表明构件的动应力(yngl)是静荷载作用下的两倍。这种荷载突加荷载。2、st越小，即构件的刚度(n d)越大，动荷系数越大。FWFW共三十六页FWFWABCABCFd说明(shumng):共三十六页二、水平(shupng)冲击共三十

4、六页共三十六页例、如图所示。已知FW=150N，h=75mm，l =2m，截面(jimin)为边长a =50mm正方形，E = 2105 MPa。求dmax、Dd。解：1计算(j sun)静态的st、Mmax和stmaxC 为危险截面，该截面的上下边缘为危险点。FWABCDFWABCD2l/3l/3共三十六页求C处静挠度(nod)(单位荷载法)FWABCD共三十六页2kd和dmaxFWABCD2l/3l/3例、如图所示。已知FW=150N，h=75mm，l =2m，截面(jimin)为边长a =50mm正方形，E = 2105 MPa。求dmax、Dd。C处冲击(chngj)应力共三十六页3由

5、Dst DdABCD11/21/2FWABCD共三十六页例 图示16号工字钢梁，弹簧(tnhung)常数k = 0.16 kN/m ，FW = 2.0 kN，h = 350mm ， = 160 MPa，E = 2.1105 MPa，试校核梁的强度。FW解：由Cst , kd , Mmaxstmaxdmax计算静荷载下C处挠度(nod)为关键：（分段刚化）1.弹簧不变形，C处挠度2.梁不变形，C处挠度共三十六页C 为危险截面(jimin)，该截面(jimin)的上、下边缘处为危险点。FW如果没有(mi yu)弹簧？共三十六页例：图示结构中，AB梁的横截面为矩形，高12cm，截面模量W=1200c

6、m3。圆杆DC长1.2m，直径4cm。已知两构件的s=240MPa、p=200MPa、E=2105MPa；强度安全系数n=2，稳定安全系数nst=2.5。试求：(1)在B处施加静荷载P的容许值；(2)B处无静荷载作用(zuyng)，而是有重Q=2kN的物体从H高的地方无初速落下，要使结构安全，H的容许值是多少？ABCD3m3m共三十六页三、提高构件抗冲击能力(nngl)的措施共三十六页四、冲击(chngj)韧度衡量材料抗冲击能力(nngl)的指标冲击韧度试件K 为单位面积吸收的能量，值越大，材料的抗冲击能力越好。共三十六页冷脆现象(xinxing)TW-200-6004060塑性变形吸收(xs

7、hu)大量能量，故抗冲击能力强于脆性材料。在低温下，材料变脆，降低了抗冲击能力。共三十六页4 交变(jio bin)应力和疲劳破坏应力随时间(shjin)变化的曲线应力谱。共三十六页dFF共三十六页“疲劳破坏”现象：在maxu的交变应力长期(chngq)作用下，构件突然断裂，没有明显的塑性变形。解释：由于材料内部缺陷，构件在受载后，这些部位将产生应力集中；在交变应力中反复作用下，这些部位产生细微(xwi)裂纹，并不断扩展形成宏观裂纹，导致构件的有效截面逐渐减小，当截面削弱到一定程度时，构件沿此截面突然断裂。重要性：华航空难共三十六页5 交变(jio bin)应力的特征和疲劳极限疲劳破坏所需应力

8、循环次数(csh)：疲劳寿命N应力循环中最小应力与最大应力之比：交变应力的循环特征 r怎样比较两种材料抗疲劳的能力？应力每重复变化一次：一个应力循环。1.同样的加载条件2.能承受的交变次数最大应力和最小应力的差值：交变应力的应力幅共三十六页 当max 减小到某一限值时，虽经“无限(wxin)多次”应力循环（工程中一般取107次），材料仍不发生疲劳破坏，这个应力限值材料的疲劳极限（持久极限）r 。 对称循环(xnhun)特征下的疲劳极限 -1 是衡量材料疲劳强度的一个基本指标。r=-1共三十六页疲劳曲线：r给定(i dn)，max与N的关系。Nmaxr=-1r=0r=0.2r越大，应力幅值越小；

9、要在确定的 N值达到(d do)疲劳破坏，max应越大。共三十六页6 构件(gujin)的疲劳计算N交变应力循环(xnhun)次数。C、参数，查表。在应力循环中，不出现拉应力的部位，可不作疲劳计算。共三十六页例 图示一焊接(hnji)箱形钢梁，在跨中受到Fmin=10KN ， Fmax= 100KN 的常幅交变荷载作用，属第4类构件。N=2106，试校核其疲劳强度。解：由max，min，查表C，再校核(xio h)强度。F共三十六页共三十六页内容摘要动荷载与交变应力。缓慢变化（或基本不变化）。常规变化（包括循环变化）。F。2 构件作匀加速直线运动和匀速转动时的应力。（1）冲击物为刚体，不变形（不吸收能量）。（2）冲击时，被冲击物仍服从虎克定律。（3）冲击时，不考虑波动(bdng)效应，且不计声、热能损失。（冲击物原有能量均传递给被冲击物，成为其弹性应变能）。竖向冲击动荷系数。表明构件的动