第九章动荷载及交变应力优秀文档.ppt

第九章§9-1概述构件在动荷载作用下，同样有强度、刚度和稳定性的问题。构件在交变应力作用下，即使是塑性很好的材料、最大应力远低于材料的极限应力，也会发生骤然断裂。§9-2构件作匀加速直线运动
和匀速转动时的应力一、构件作匀加速直线运动（b）例1：已知P1=20kN，P2=40kN，梁由2根22b的工字钢组成，a=2.5m/s2，d=20mm，[σ]=170MPa，试校核钢索与梁的强度（不计钢索与梁的自重）。2、梁的强度核算二、构件作匀角速度定轴转动例3如图所示。
(1)在B处施加静荷载F的容许值；
0kN，h=350mm，[σ]=170MPa，E=2.
其中：△d为杆件被压缩到最低点时的缩短量；
（1）冲击物为刚体，不变形（不吸收能量），
静荷载(恒定交变应力)
C、β——参数，查表。
§9-6钢结构构件的疲劳计算
解：1、钢索的强度校核。
（3）冲击时，不考虑波动效应，且不计声、热能损失。
§9-4交变应力和疲劳破坏
例6：图示结构，已知:P＝4kN,h=20mm,d1=32mm,d2=24mm;两杆材料相同，σs=235MPa、σp=200MPa、E=2×105MPa；
§9-4交变应力和疲劳破坏
例1：已知P1=20kN，P2=40kN，梁由2根22b的工字钢组成，a=2.
(1)在B处施加静荷载F的容许值；
这种破坏是构件长期在交变应力的反复作用下发生的，最初被误认为是由于材料“疲劳”所致，故称为“疲劳破坏”
（1）冲击物为刚体，不变形（不吸收能量），例2：已知:A,l,ρ,ω.求:σmax,§9-3构件受冲击时的应力和变形一、竖向冲击——竖向冲击动荷因数l由kd的计算公式可得：二、水平冲击动荷因数kd的Δst计算：是将冲击物的重量P作为静荷载沿冲击方向作用在被冲击构件的冲击点，引起该点沿冲击方向的位移。例3如图所示。已知P=150N，h=75mm，l=2m，截面为边长a=50mm正方形，E=2×105MPa。求σdmax和梁跨中C点的动位移△Cd(不计梁的自重)。2°kd和σdmax3°由△Cst→△Cd例4图示16号工字钢梁，弹簧常数k=0.16kN/mm。P=2.0kN，h=350mm，[σ]=170MPa，E=2.1×105MPa，试校核梁的强度。C为危险截面，该截面的上、下边缘处为危险点。PP
1、梁的强度这种破坏是构件长期在交变应力的反复作用下发生的，最初被误认为是由于材料“疲劳”所致，故称为“疲劳破坏”
动静法：应用达朗贝尔原理，加惯性力，把动荷载
最大应力和最小应力的差值——交变应力的应力幅。
§9-5交变应力的特性与疲劳极限
钢：107，有色金属：108
N=2×106，试校核其疲劳强度。
静荷载－－是指由零缓慢增加到F以后不变的荷载。
构件作匀速转动时，内部各质点均具有向心加速度。
其中：△d为杆件被压缩到最低点时的缩短量；
(1)在B处施加静荷载F的容许值；
衡量材料抗冲击能力的指标——冲击韧度
§9-1概述
C为危险截面，该截面的上下边缘为危险点。例6：图示结构，已知:P＝4kN,h=20mm,d1=32mm,d2=24mm;两杆材料相同，σs=235MPa、σp=200MPa、E=2×105MPa；强度安全因数n，稳定安全因数nst=1.45。试校核结构的安全性。（中长杆）45°三、提高构件抗冲击能力的措施四、冲击韧度一、构件作匀加速直线运动和匀角速度
定轴转动能量法：1、荷载随时间作周期性变化，引起应力随时间作周期性变化。
其中：△d为杆件被压缩到最低点时的缩短量；
强度安全因数n，稳定安全因数nst=1.
加大冲击点沿冲击方向大静位移Δst,可有效的减小kd值。
这种破坏是构件长期在交变应力的反复作用下发生的，最初被误认为是由于材料“疲劳”所致，故称为“疲劳破坏”
（1）冲击物为刚体，不变形（不吸收能量），
疲劳寿命：发生疲劳破坏时的循环次数N。
∴钢索满足强度要求。
一、构件作匀加速直线运动
动静法：应用达朗贝尔原理，加惯性力，把动荷载
问题转化为静荷载问题.
§9-4交变应力和疲劳破坏
(2)在B处无静荷载作用，而是有一重P=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.
强度安全因数n，稳定安全因数nst=1.
∴钢索满足强度要求。
1×105MPa，试校核梁的强度。2、荷载不变，构件的转动引起交变应力“疲劳破坏”现象：在交变应力长期作用下，σmax＜<σu；
没有明显的塑性变形；构件骤然断裂。
光滑区域解释：由于材料内部缺陷（材料不均匀、夹杂物，刀痕等），构件在受载后，这些部位将产生应力集中；在交变应力的反复作用下，这些部位产生细微裂纹，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，由某一偶然的外因，引起构件沿此截面突然断裂。以上