第十三章动荷载讲稿

第十三章动荷载一、教学目标和教学内容1、教学目标通过本章学习，唤起学生对动荷载问题的注意。让学生知道动荷载问题的两个方面，目前应当掌握在较简单的工程问题中，动荷载引起杆件的应力、应变和位移的计算。对于材料在动荷载下的力学行为，以后根据工作的需要再进一步补充学习。让学生掌握动荷载问题的基本知识，如杆件作等加速运动时的应力计算，作等速旋转圆盘的应力分析，简单的自由落体冲击和水平冲击，以及循环应力问题的有关概念。能够深刻认识动荷系数概念，并能够熟练地进行杆件作等加速运动时的应力计算，作等速旋转圆盘的应力分析，完成简单的自由落体冲击和水平冲击的计算。2、教学内容介绍杆件作等加速运动拉伸、压缩及弯曲时的应力计算。介绍等角速度旋转的动荷应力计算。讲解简单冲击时，能量守恒的基本方程，分别导出自由落体冲击和水平冲击时的动荷系数公式，及杆件经受冲击时的应力计算公式。二、重点难点重点：建立三类动荷载概念。掌握杆件作等加速运动时的应力计算。作等速旋转圆盘的应力分析。简单的自由落体冲击和水平冲击问题的计算难点：对动静法和动荷系数的理解。对于动荷载问题与静荷载问题的联系与区别。赞在简单缠冲击问虹题中，劣被冲击周杆件冲笋击点的亿相应静宴荷位移睁的理解木和计算岛，特别蚁是水平月冲击时升的静荷项位移的制理解和而计算。颂三、教养学方式营采用启射发式教碑学，通挽过提问咽，引导舍学生思节考，让勺学生回按答问题烧。延四、建肯议学时俩恶晃3伙学时丙五、实从施学时解六、讲窜课提纲金(望一薪)懒概念（福动荷载造的概念汪）虫1闲、静荷勉载：处作用在太构件上突的荷载手由零开枣始，逐狸渐（平夺缓、慢溉慢）地驶增长到粉最终值锈，以致弓在加载强过程中皇，构件尚各点的苹加速度酒很小，租可以不盼计；荷垒载加到巴最终值识保持不扩变或变高动的不绪显著的产荷载，瑞称之为维静荷载扮。正2鸟、动荷剖载：致如果构陡件本身饮处于加摸速度运矛动状态光（高层仗、超高稼层建筑用施工时绵起吊重趟物；这凯些建筑麻物中运惭行的电颂梯废—潮惯性力且问题）调；技或者静搏止的构脾件承受排处于运卵动状态献的物体争作用槐（落锤农打桩，款锤头猛搬烈冲击争砼桩顶尤—泄冲击问柱题）；宜地震波阶引起建匆筑物晃瓜动盘(愉构件在均振动状拿态下工金作甜—准振动问雀题图)触；竖机械零脂件在周捐期性变墨化的荷陶载下工该作冶(亡交变应惭力疲劳使问撒题割)懒，则构纱件受到速荷载就畏是胃动荷载档。袋3椒、动荷畜载与静义荷载的腊区别田静荷载仇：构件欲在静止被状态下赶承受静戚荷载作扫用。由畜零开始爷，逐渐千缓慢加搂载，加勇到终值牙后变化帖不大、富加速度讲很小，友可以略况去不计榆。活动荷载呜：在动补荷载作扎用下，阳构件内匹部各质芹点均有西速度改籍变，即亿发生了巴加速度偶，且这半样的加赔速度不绪可忽略泽。浓区别凑：株加速度阁可忽略突与不可偷忽略到。象4眨、虎克餐定律的叮适用问兴题稍实验结淋果表明苦，只要滤应力不凯超过比道例极限压，虎克驳定律仍争适用于办动荷载踪的应力佳、应变络的计算薄，弹性犯模量与膊静荷载糕的数值热相同。自5愚、本章轮讨论的虫问题把⑴豪惯性力译问题：回构件在肃加速度序运动时校的应力淘计算；井构件在笔匀速转志动时应堵力计算促（构件迹上各点闯有向心撑加速度坟）。泻⑵名冲击问冒题：垂良直冲击赚；水平厘冲击。麦(焰二抛)菊惯性力泥问题摆1扩、惯性痛力的大肚小与方挑向掉对于加核速度程为互a惭的质点翠，惯性昼力等于神质点的耗质先量拾m痕与其加萝速玉度荣a蔽的乘积激，即惯绩性力大治小。然───援───浑───今───黄─莫(承a)女若构件责的重量昏为川G陕,歪重力加遭速度惕为创g已，则质嫂点的质库量强───丰───匹───结───杏─育(揪b)多田言则质点尘的惯性概力犁───得───迎───爽───吐─授(饿c)条惯性力做的方向裕与加速棵度颂a师的方向指相反。赏2符、动静忠法瘦—扩—央达朗贝粉尔原理炒。飞达朗贝落尔原理奸指出，值对作加逮速度的窗质点系兔，若假笋想地在劣每一质照点上加督上惯性通力，则汽质点系刚上的原维力系与搁惯性力正系组成浑平衡力窜系。这堪样，就土可把动推力学问叠题在形菌式上作木为静力家学问题丰来处理许。这就闲是动静答法。告3胆、构件禁在加速雹度直线富运动时柳的应力盘和变形雨计算。葵⑴缩动荷载杨系窑数基K双d掀例如有兼一绳索融提升重者量愚为板G竟的重物路（如下占图）。剧图歌13-粥1则泊所以，塞绳索中刘出现的蜓动应力被为币───家───扇───芝───适⑴煎式中的我是静力嘉平衡时孙绳索中梯的静应爸力。艘若玩令滑⑴阴式括号凉内矛为瞧，把柳那拌么这⑴叉式即为迅───收───蜻───租───升───梦───父──⑵乓式中的东称为动晚荷系数扑⑵箱式表明迈：绳索仁中的动科应力日=吉静应力库乘以动讨荷载系佣数这。亚同理：筹绳索中扯的静伸钞长港乘以动哄荷载系言数猜=救绳索的居动伸长卡，即握───揭───才───膛───候───谅───后──⑶同理：洽───搬───野───扒───御───说───笛───蠢⑷毕⑵磨匀加速竖直线运疗动构件梨的应力酸计算乱一直庭杆呀A此B役以匀加盒速屯a竹向上提悔升（见玻下图）甩；设杆朱长为狂,禁横截面投积帖为鸽A拳，材料锯的容重枣为狂r潮，求杆忽内的动岭应力暖图鞭13-味2瞧解辟：淹①麦用截面幼法截出姥杆的下剪段菠②浙设截面亩上的轴喉向力为作③犯该段在颈、自重险和惯性量力嘱作用下披形成平尚衡力系岛（朽图毁b宴）淘由静力困平衡条绑件得：银若用鄙代表横幼截面上霸的正应铲力，则图───丝───广───呆───伞───誉──个─叔(榜A)伐∵灾静应力行∴畜由召(A封)结式可知诉，杆内讲的正应触力沿杆碎长按直死线规律慌变化，和见歪图山c螺4设、构件嚷在匀速镇转动时绒的应力良计算汇当构件声作定点路匀速转纷动时，散构件上漂各点有沫向心加授速度册式中帐的漫R轻为质点肢到转轴参的距离富（圆环青的平均讯半径）捡图叠13-遣3数离心惯摧性力沿畅圆环中宜心线均捷匀分布报，其集厌度为路则环向伸应力刘───危───寺───六───掏─⑴谎∵铃线速度勾∴臣环向应枯力计算照式也可椅写成绸：摘黎───孔───教───古──⑵携其强度倚条件：仗───叮───研───片───野───料─⑶糕───放───询───亲───衔───柱──⑷泽由闯⑶羊式可求鹊转速麦，私∵偷，你则刷⑶花式可写艘成锁───赵───刮───窄───撑───傍⑸娃由员⑷墓式可求芽容许线稻速度帆───抵───姻───巨───薯───志───游⑹威例之题尚13-声1设田港在甜A毅B伏轴吊的桨B刚端有一蛇个质量稠很大的雀飞轮（著如下图完）。与好飞轮相兔比，轴沸的质量馆可忽略举不计。设轴的另骄一模端卫A贴装有刹瞎车离合尖器。飞位轮的转欠速为蒜，转动施惯量为硬。轴的谦直径鄙，刹车盗时使轴秧在忠1洲0增秒内均辨匀减速害停止。近求轴内诵最大动比应力。旨图雕13-屯4穗解对：有⑴愤飞轮与晒轴的转傻动角速略度为伞⑵分当飞轮拆与轴同优时做均曲匀减速津转动时困，其角动加速度丙为框(太其中负泽号表示爬与肚的方向送相反，割如上析图盘)辣⑶海按动静呈法，在争飞机上头加上方粱向与志相反的委惯性力旦偶矩稻，且升⑷东设作用料于轴上贝的摩擦换力矩为分，由平汁衡方程喝，设：铲⑸啊A肚B祸轴由于家摩擦力命矩火和惯性闯力偶矩庄引起扭督转变形蝇，横截接面上的色扭矩为偿，则杜⑹涝横截面饱上的最阴大扭转羊剪应力畅为谢例瓣题竞13-迫2榆淡图示结禾构中的膨轴屠A涨B偿及像杆是C浸D优，其直摄径均凡为毅d=8巧0m柄m未，蛮，材料挽的杯，钢的盾容重摔，试校扑核呀A粘B西、痕C伍D衡轴的强烈度。粒解法之挣一：欠解拐：乓1绳、校侧核占A项B仗轴的强扣度逝（秒A觉B忙轴的弯贡曲是由完于秃C恼D括杆惯性齐力引起拉的，因蛾为毕C对D裹杆的向臣心加速紫度引起醋了惯性女力）晋图菊13-共5之⑴月C笨D倘杆的质壁量：苗⑵觉C芹D得杆的加抢速度：标⑶焰C封D纽杆引起界的惯性饲力勺；侵⑷闪A守B兼轴的挨⑸涝A抱B妥轴的呈2宣、校需核要C监D逢杆的强惯度（仙受拉，喷危险截搅面牧在诚C照）懂解法之妈二：中图近13-焦6犁解：归沿唇C熔D卷杆轴线概单位长拦度上的抵惯性力劝（如眠图从b旦所示）殖为当时，旺当喝时邪（省c示截面处启），当时，宋C迹D摸杆危险罪面绪C估上轴力盯和正应渐力分别荣为辰(闷三抛)挣冲击荷批载航落锤打淘桩、汽疮锤锻打仇钢坯、筒冲床冲掘压零件馒，转动挥的飞轮反突然制国动、车系辆紧急浇刹车都捏属于冲洽击荷载李问题。稀1砍、垂直合冲击（书冲击物搜为自由胃落体）戒偷灶艇图说13-快6院设有一筑重万物纳Q挑从高处槐为漫H适处自由婶落下（咽如图）窝，冲击努到被冲做击物体影的顶面涛上，则中其动荷铺载系数匀式中的乳───赵─筛─触构件在让静荷载鸣作用时偿的静位括移。绣⑴庸若匆H=凑0这时（即性突加荷来载吊—架—男荷载由惧零突然瞧加熊到孤Q街值），则欣即突加颤荷载作胃用下，锁构件的舌应力与船变形比奸静荷载渣（由擦）时要碍大一倍佛。立⑵固若班时，则⑶若时破⑷节若已知词在冲击忍开始时萝冲击物兽自己落裁体的速浓度宝V钞，则袍中的高埋度戒可用坟来代替誓，即妻2循、水平洞冲击扇水平冲披击时（关图铅a羡、支b遍所示）排的动荷避系数阵───掩───供───鞭───殃───俱──⑺设图招13-从7时3瓜、冲击脖荷载作你用下的吵动位移艰、动应延变、动左应力骡4址、受冲央击时构陕件的强触度条件尘：纺例浸题残13-妹3们煮盼试校核喉图示梁城在承受惠水平冲疤击荷载鸟作用时卧的强度集。已知施，冲击浅物的重获量溜Q=5牢00K残N根,膏冲击荷发载该Q康与弹簧榴接触时宴的水平咸速度盲；弹簧添的刚度吼，冲击永荷载及亿弹簧作和用在梁葵的中点术处，梁晶的抗弯艇截面系枕数肥，截面眠对中性兔轴的惯毁性但矩预真，钢的牙，各。植图百13-睬7步解型：乐1百、当赌以静载震方式从早水平方秃向作用隔在弹簧发、梁的怨跨中时咬，跨中筝截面的事水平位名移为躺2诵、动荷狐载系数配3碧、最大尤弯矩致4忌、强度耍校核鸡5猴、结论愈：强度繁够唯例样题蛛13-付4范培图张a恰所示结沉构，梁息长重，其宽均度气。高蛇；材料设的扭；弹簧谢的刚度轮。今有训重量灭