最新动载荷概念和工程实例精品课件

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1、动载荷概念和工程实例261 动载荷概念和工程实例动载荷概念和工程实例一、静荷载的概念：一、静荷载的概念：二、动载荷的概念：二、动载荷的概念：例例:起重机以起重机以等速度等速度吊起重物，重物对吊索的作用为吊起重物，重物对吊索的作用为静载。静载。起重机以起重机以加速度加速度吊起重物，重物对吊索的作用为吊起重物，重物对吊索的作用为动载。动载。旋转的飞轮、气锤的锤杆工作时、打桩均为旋转的飞轮、气锤的锤杆工作时、打桩均为动荷载作用。动荷载作用。载荷不随时间变化（或变化极其平稳缓慢）且使构载荷不随时间变化（或变化极其平稳缓慢）且使构件各部件加速度保持为零（或可忽略不计），此类载件各部件加速度保持为零（或可

2、忽略不计），此类载荷为荷为静载荷静载荷。载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯性力），此类载荷为（系统产生惯性力），此类载荷为动载荷动载荷。QhL1、自由落体冲击dFd如图所示，L、A、E、Q、h 均为已知量，求：杆所受的冲击应力。解解（1）冲击物的机械能：（2）被冲击物的动应变能（3）能量守恒三、冲击问题的简便计算方法三、冲击问题的简便计算方法D Dd为被冲击物的最大变形量，Fd为冲击载荷动荷系数动荷系数（4）动应力、动变形QhLdFdQj例：例：图示矩形截面梁，抗弯刚度为 EI，一重为 F 的重物从距梁顶面 h 处自由落下，冲击到梁

3、的跨中截面上。求：梁受冲击时的最大应力和最大挠度。FABCHL/2L/2AL/2L/2BFC解解（1）、动荷系数（2）、最大应力（3）、最大挠度bZhYZdjddWFLKK41maxmax=FABChL/2L/2AL/2L/2BFCA、B支座换成刚度为 C 的弹簧例例 已知：d1=0.3m,l=6m,P=5kN,E1=10GPa,求两种情况的动应力。（1）H=1m自由下落；（2）H=1m,橡皮垫d2=0.15m,h=20 mm,E2=8 MPa.HPPhld1d1d2解：（解：（1 1）=0.0425 mm(2)加橡皮垫 d2=0.15m,h=20 mm,E2=8 MPa.=0.75mm,Kd

4、=52.3 HPPhld1d1d2、水平冲击：、水平冲击：冲击前：冲击前：冲击后：冲击后：冲击前后能量守恒，且vmg动荷系数 例：例：一下端固定、长度为 的铅直圆截面杆AB，在C点处被一物体G沿水平方向冲击（图a）。已知C点到杆下端的距离为a，物体G的重量为P，物体G在与杆接触时的速度为v。试求杆在危险点的冲击应力。解解：杆内的应变能为由此得(b)AGCB(a)AlBCGav 由机械能守恒定律可得由此解得d 为式中，于是，可得杆内的应变能为AFCB(c)当杆在C点受水平力F作用时，杆的固定端横截面最外缘（即危险点）处的静应力为于是，杆在危险点处的冲击应力 d 为例例 已知：已知：P=2.88k

5、N,H=6cm;梁：梁：E=100GPa,I=100cm4,l=1m。柱：。柱：E1=72Gpa,I1=6.25cm4,A1=1cm2,a=1m,P=62.8,cr=373-2.15,nst=3。试。试校核柱的稳定性。校核柱的稳定性。解：（解：（1 1）求柱的动载荷）求柱的动载荷（2 2）柱的稳定性校核）柱的稳定性校核 kN柱是稳定的。柱是稳定的。练习题：图练习题：图(a)所示外伸梁自由端放一重物所示外伸梁自由端放一重物P，自，自由端的挠度由端的挠度st=2mm；若该重物从高度；若该重物从高度h=15mm处处自由落下如图自由落下如图(b)所示，冲击到梁的所示，冲击到梁的B点，则连得点，则连得最

6、大动挠度最大动挠度dmax=。BPAhBPA 工程上常利用冲击进行锻造、冲压、打桩以及粉工程上常利用冲击进行锻造、冲压、打桩以及粉碎等，这时就需要尽量降低冲击应力，以提高构件抗冲碎等，这时就需要尽量降低冲击应力，以提高构件抗冲击的能力。击的能力。冲击应力的大小取决于冲击应力的大小取决于 Kd 的值，静位移的值，静位移D Dst越大，动荷越大，动荷系数系数 Kd 越小，（因为越小，（因为静位移静位移D Dst增大，表示构件柔软，因而增大，表示构件柔软，因而能更多地吸收冲击时的能量，从而降低冲击载荷和冲击应力，能更多地吸收冲击时的能量，从而降低冲击载荷和冲击应力，提高构件抗冲击的能力提高构件抗冲击

7、的能力）。）。264 提高构件抵抗冲击能力的措施提高构件抵抗冲击能力的措施增大静位移增大静位移 D Dst t 的具体措施如：的具体措施如：以上这些弹性元件不仅起了缓冲作用，而且能吸收一部分冲击动能，从而明显降低冲击动应力。另外，把刚性支座改为弹性支座能提高系统的静位移值，不失为一种提高构件的抗冲击能力的良好措施。值得注意的是，在提高静位移、减小Kd的同时，应避免提高静应力。对于等截面受冲拉（压）或扭转杆件，其冲击应力与构件的体积有关。增大构件的体积，可提高构件的抗冲击能力。对于变截面受冲杆件，上述增加体积降低冲击应力的方法并不适用。在汽车车粱与轮轴之间安装叠板弹簧；火车车窗玻璃与窗框之间、机

8、器零件之间装有橡皮垫圈；以大块玻璃为墙的新型建筑物，把玻璃嵌在弹性约束之中等等。265 材料的动力强度和冲击韧度材料的动力强度和冲击韧度 由于冲击时材料变脆变硬，由于冲击时材料变脆变硬，s s s s和和s s b b随冲击速度而变化，随冲击速度而变化，因此工程上不用因此工程上不用s s s s和和s s b b，而用，而用冲击韧度冲击韧度（ductility）来衡量材）来衡量材料的抗冲击能力。料的抗冲击能力。冲击韧度冲击韧度是在冲击试验机上测定的，通常做的是冲击弯曲试验。是在冲击试验机上测定的，通常做的是冲击弯曲试验。冲击韧度的单位为焦耳/毫米2，是材料的性能指标之一越大表示材料抗冲击能力越强。一般说来，塑性越好的材料越高，抗冲击能力越强，脆性材料则较弱，一般不适宜作受冲构件。