第11章动载荷与交变应力PPT课件

dkdj （ 1.15）
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5、建立构件（钢索）的强度条件
dma x kd jma [ x] （ 1.6 ） 1
或 :jmax [k d] （ 11 .7）
其中 [σ ]为构件静载下的许用应力。 讨论： ★1、 由式（11.2）可知，动荷因数kd与加速度a有关， a 越大，则kd越大，当 a=0时，kd=1，这便是静载荷作用。 ★ 2、一般Kd≥1。动载荷的工作应力比静载荷的工作应力要 大。
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式（11.1）中
令 kd
1 a… … … … （ 11.2） g
式（11.2）中kd称为动荷因数。则动内力可表示为：
N d N k d … … … … （ 1 1 .3 ）
4、计算x截面处的动应力
d
N Ad kd
N （ 11.4） A
式（11.4）中NA 为钢索产生的静应力，用 表j 示，则 动应力可表示为：
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★3、 a=c（常数）的动载荷问题的解法与静载荷问题的
解法一样，动应力与静应力相差Kd倍；在不同的动载荷问 题中，其动载荷因数kd也不同。 ★4、 实验表明，只要动应力不超过材料的比例极限,应变与 应力关系仍服从胡克定律，且弹性模量也和静载荷下的数值 相同，所以可把胡克定律直接应用于动应力计算，
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工程实例—工程中的动载荷问题 交变载荷（交变载荷引起疲劳破坏）
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工程实例—工程中的动载荷问题 交变载荷（交变载荷引起疲劳破坏）
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工程实例—工程中的动载荷问题 交变载荷（交变载荷引起疲劳破坏）
这种在外力作用下的破坏现象，
科学上就叫做疲劳。
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二、构件作匀加速直线运动的应力与强度计算
学习目标与要求
1、理解动载荷、动应力和动荷系数的概念。 2、掌握作匀加速直线运动和匀速转动构件 的动应力计算。 3、了解交变应力的定义，描述交变应力的 重要参数和交变应力的类型。 4、了解疲劳破坏的特征和原因，了解持久极限 的含义及其影响。
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§11.1动载荷与交变应力
一、概述 1、静载荷、静应力与静变形的概念
波音787飞机
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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第11章动载荷与交变应力
§11.1 动载荷与交变应力 §11.2 持久极限及其影响因素
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★ 静载荷：是指缓慢地由零逐渐增大到某一数值，以后就基本 上保持不变的载荷。 ★静应力与静变形：由静载荷引起的应力和变形称为静应 力和静变形。 2、动载荷、动应力与动变形的概念
★ 动载荷：如果受力构件各点的速度发生显著的变化，或者载荷 随时间而改变，则构件所承受的载荷称动载荷。 ★ 动应力与动变形：在动载荷作用下，构件产生的应力和 变形称为动应力和动变形。
▼列平衡方程
a
G1
F x 0 N d G G 1 P / 0
N d G G 1P / G A xG g A x a( G A x ) ( 1a g )
上式中的 (G 为Ax静) 载荷在钢索x处横截 面上产生的内力，用N表示，则上式可写成：
G
P/
(b) 图11.1
wk.baidu.com
N d
N(1 a)… … … … （ 11.1） g
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工程实例—工程中的动载荷问题
冲击载荷
普京挥动锤头体验打铁
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机械式摆锤冲击试验机
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工程实例—工程中的动载荷问题
振动载荷（Tacoma(塔科马)大桥共振断裂）
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工程实例—工程中的动载荷问题 交变载荷（交变载荷引起疲劳破坏）
因结构疲劳造成的飞机机身爆裂
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工程实例—工程中的动载荷问题 交变载荷（交变载荷引起疲劳破坏）
a
G1
索的自重G1作用外，还受动 载荷 P（/ 惯性力）作用。根据
动静法，将惯性力加在重物
G
G
上，这样，可按静载荷问题
(a) 图11.1
P/
(b)
求钢索横截面上的轴力 Nd
（图11.1b示）
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3、由动静法列力系的平衡方程求动内力（图11.1b示）
▼惯性力
P/ ma G G1a G Axa
g
g
x Nd
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例 起重机的吊索以匀加速a提升重量为G的重物， （图11.1 a示）。设吊索的横截面面积为A，单位体积重量为Ρ。 求：离吊索下端为x处横截面上的动应力，并建立其强度条件。
【 钢索 a
解：1、取部分吊索和重物为研究
对象应用截面法将钢索在离下
】
端为x处截开(图11.1a示）
Nd
2、画受力图
钢索除受重物的重力G、钢
1．动应力分析中的达朗伯原理（D’Alembert’s principle）
动静法
*达朗伯原理认为：处于不平衡状态的物体，存在惯性力， 加速度为a的质点，惯性力为其质量 m 与 a的乘积， 方向与a 相反。达朗伯原理指出，对作加速度运动 的质点系，如假想地在每一质点上加上惯性力，则质 点系上的原力系与惯性力系组成“平衡力系”。这样， 可把动力学问题在形式上作为静力学问题处理，这就是 动静法。 2、等加速运动构件中的动应力分析 下面举例说明动静法在动应力分析中的应用。
的惯性力。高速摇动手柄，你就会看到两个金
属球会向周围散开，是不是很好玩！
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向心力演示器
工作原理：小球向外压挡板，挡板对小球的反作用力指向 转轴，提供了小球做匀速圆周运动的向心力，两力大小相等， 同时小球压挡板的力使挡板另一端压缩套在轴上的弹簧，弹 簧被压缩的格数可以从标尺中读出，即显示了向心力大小。
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3、动载荷问题分类：*惯性力问题 *疲劳问题
4、 本章重点介绍的问题
*冲击问题
动载荷作用下构件的强度问题是比较复杂，本章只对以下 问题作简单的介绍
*已和构件加速度时的动应力计算
*交变应力、疲劳与持久极限的概念
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5、工程实例—工程中的动载荷问题
惯性载荷
和谐号动车组图片
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惯性载荷
手摇离心机: 这里讲的是物体的离心力，即牛顿
★5、 变形: △d=Kd △j
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6、工程实例应用举例
例 已知矿山升降机吊笼重G=40KN, 钢丝绳长 =60m，有效 横
截面面积A=300mm2 ,单位长重量ρ=18N/m ,许用应力[ ] =求3:试00校M核Pa钢,丝启绳动的吊强笼度的。加速度a=2m/s2。
Nd
a
G1
解：1、取吊索与吊笼为研究对象，画受力 图（如左图示）