动载荷主题知识讲座

§10–1动荷载问题概念§10–2不等速运动构件动应力计算§10–3构件受冲击时动应力计算第十章动载荷动载荷主题知识讲座第1页§10–1动荷载问题概念一、动荷载与静荷载区分静荷载—载荷不随时间改变（或改变极其平稳迟缓）且使构件各部件加速度保持为零（或可忽略不计），这类载荷称为静荷载。计算时可忽略惯性力，动能。动荷载—载荷随时间急剧改变且使构件各部件产生不可忽略加速度（系统产生惯性力），这类载荷称为动载荷。计算时必须考虑惯性力，动能。二、动响应构件在动荷载作用下各种响应，如应力、变形、位移等响应称为动应力、动变形、动位移等。动载荷主题知识讲座第2页三、动荷系数试验表明：在静载荷下服从虎克定律材料，只要动应力不超出百分比极限

,在动载荷下虎克定律仍成立且。动响应与静响应比值称为动荷系数，用

。在线弹性范围内，动荷系数为：动载荷主题知识讲座第3页(3)交变应力：应力随时间作周期性改变，疲劳问题。四、常见几个动荷载匀加速直线运动匀速转动（2)冲击荷载：速度在极短暂时间内有急剧改变，

此时，加速度不能确定，采取“能量法”求解；（1）惯性力：加速度能够确定，采取“动静法”求解；动载荷主题知识讲座第4页§10–2不等速运动构件动应力计算一、匀加速直线运动构件动应力计算动静法（惯性力法）—达朗伯原理指出，对作加速运动质点系，质点系原力系与惯性力系组成平衡力系。由此，动力问题转化成了静力问题，即动静法。例1.有一重物W，以匀加速度a提升，绳截面面积为A，求绳动应力。(1)求动内力FNd

—用截面法动载荷主题知识讲座第5页(1)求动内力FNd

—用截面法—匀加速直线运动构件动荷系数(2)求动应力σd动载荷主题知识讲座第6页小结：(1)动响应与静响应关系：(2)匀加速直线运动构件动荷系数(3)强度条件动载荷主题知识讲座第7页二、匀速转动圆环动应力计算有一水平薄壁圆环以角速度ω匀速转动，已知圆环横截面面积为A,材料容重为γ，求圆环横截面上动应力?（2R/t≥20)(1)求圆环内各点向心加速度an(2)取ds微段求惯性力dQ(3)单位长度所受惯性力qdqd沿圆环轴线均匀分布动载荷主题知识讲座第8页(4)取二分之一圆环求内力(3)单位长度所受惯性力qdqd沿圆环轴线均匀分布(5)求动应力动载荷主题知识讲座第9页(5)求动应力说明：圆环内动应力只与γ和v相关，而与横截面面积无关，要确保旋转圆环强度，只能限制圆环转速，增加面积是不起作用。动载荷主题知识讲座第10页冲击过程中：冲击问题极其复杂，难以准确求解。工程中常采取一个较为简略但偏于安全估算方法—能量法，来近似估算构件内冲击载荷和冲击应力。§10–3构件受冲击时动应力计算冲击：一物体以一定速度与另一物体相碰撞，

它就马上停顿运动，这种现象称为冲击。冲击物—运动中物体被冲击物—阻止冲击物运动构件动载荷主题知识讲座第11页一、冲击问题假定1.不计冲击物变形(刚体）；2.冲击物与构件（被冲击物）接触后无回弹，二者合为一个运动系统；3.被冲击物质量（惯性）与冲击物相比很小，可略去不计，冲击应力瞬时传遍整个被冲击物；4.整个冲击过程中，构件在线弹性范围内；5.冲击过程中，声、热等能量损耗很小，可略去

不计。（能量守恒）动载荷主题知识讲座第12页二、自由落体冲击被冲击物在线弹性范围冲击前冲击后重物Q被冲击杆重力势能变形能动能重物Q被冲击杆冲击物Q由高h地方自由落下动载荷主题知识讲座第13页冲击前冲击后重物Q被冲击杆重物Q被冲击杆由能量守恒定理：动载荷、静载荷下虎克定律都成立动载荷主题知识讲座第14页动载荷主题知识讲座第15页—自由落体冲击时动荷系数动载荷主题知识讲座第16页（1）自由落体冲击时动荷系数小结：（2）突然加载时动荷系数（h=0)（3）当h>>st时动荷系数动载荷主题知识讲座第17页（4）上述方法也适合用于其它冲击形式，比如：冲击梁QQ同一值动载荷主题知识讲座第18页三、水平冲击冲击前冲击后重物Q被冲击杆重力势能变形能动能重物Q被冲击杆由能量守恒定理：动载荷主题知识讲座第19页—水平冲击时动荷系数动载荷主题知识讲座第20页总结：冲击响应计算1.计算st：将冲击物重量Q看成静荷载沿冲击方向（自由落体时为竖直方向，水平冲击时为水平方向）施加于构件冲击点上所产生静位移；2.依据详细情况选择适当公式计算动荷系数Kd

3.计算所求动响应对应静响应：将冲击物重量Q看成静荷载沿冲击方向（自由落体时为竖直方向，水平冲击时为水平方向）施加于构件上所产生静响应。4.动响应＝

Kd×静响应动载荷主题知识讲座第21页四、提升构件抗冲击能力办法—水平冲击时动荷系数—自由落体冲击时动荷系数构件承受冲击时，应降低刚度来减缓冲击作用（这点与构件承受静载荷刚好相反）。不过增加静位移st应防止增加静应力σst。由公式可知，增加静位移st可降低动荷系数Kd所以普通