§10–1動(dòng)荷載問(wèn)題概念§10–2不等速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件動(dòng)應(yīng)力計(jì)算§10–3構(gòu)件受沖擊時(shí)動(dòng)應(yīng)力計(jì)算第十章動(dòng)載荷動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第1頁(yè)§10–1動(dòng)荷載問(wèn)題概念一、動(dòng)荷載與靜荷載區(qū)分靜荷載—載荷不隨時(shí)間改變（或改變極其平穩(wěn)遲緩）且使構(gòu)件各部件加速度保持為零（或可忽略不計(jì)），這類載荷稱為靜荷載。計(jì)算時(shí)可忽略慣性力，動(dòng)能。動(dòng)荷載—載荷隨時(shí)間急劇改變且使構(gòu)件各部件產(chǎn)生不可忽略加速度（系統(tǒng)產(chǎn)生慣性力），這類載荷稱為動(dòng)載荷。計(jì)算時(shí)必須考慮慣性力，動(dòng)能。二、動(dòng)響應(yīng)構(gòu)件在動(dòng)荷載作用下各種響應(yīng)，如應(yīng)力、變形、位移等響應(yīng)稱為動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)變形、動(dòng)位移等。動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第2頁(yè)三、動(dòng)荷系數(shù)試驗(yàn)表明：在靜載荷下服從虎克定律材料，只要?jiǎng)討?yīng)力不超出百分比極限

,在動(dòng)載荷下虎克定律仍成立且。動(dòng)響應(yīng)與靜響應(yīng)比值稱為動(dòng)荷系數(shù)，用

。在線彈性范圍內(nèi)，動(dòng)荷系數(shù)為：動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第3頁(yè)(3)交變應(yīng)力：應(yīng)力隨時(shí)間作周期性改變，疲勞問(wèn)題。四、常見(jiàn)幾個(gè)動(dòng)荷載勻加速直線運(yùn)動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（2)沖擊荷載：速度在極短暫時(shí)間內(nèi)有急劇改變，

此時(shí)，加速度不能確定，采取“能量法”求解；（1）慣性力：加速度能夠確定，采取“動(dòng)靜法”求解；動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第4頁(yè)§10–2不等速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件動(dòng)應(yīng)力計(jì)算一、勻加速直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)件動(dòng)應(yīng)力計(jì)算動(dòng)靜法（慣性力法）—達(dá)朗伯原理指出，對(duì)作加速運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)系，質(zhì)點(diǎn)系原力系與慣性力系組成平衡力系。由此，動(dòng)力問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了靜力問(wèn)題，即動(dòng)靜法。例1.有一重物W，以勻加速度a提升，繩截面面積為A，求繩動(dòng)應(yīng)力。(1)求動(dòng)內(nèi)力FNd

—用截面法動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第5頁(yè)(1)求動(dòng)內(nèi)力FNd

—用截面法—?jiǎng)蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)構(gòu)件動(dòng)荷系數(shù)(2)求動(dòng)應(yīng)力σd動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第6頁(yè)小結(jié)：(1)動(dòng)響應(yīng)與靜響應(yīng)關(guān)系：(2)勻加速直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)件動(dòng)荷系數(shù)(3)強(qiáng)度條件動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第7頁(yè)二、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)圓環(huán)動(dòng)應(yīng)力計(jì)算有一水平薄壁圓環(huán)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知圓環(huán)橫截面面積為A,材料容重為γ，求圓環(huán)橫截面上動(dòng)應(yīng)力?（2R/t≥20)(1)求圓環(huán)內(nèi)各點(diǎn)向心加速度an(2)取ds微段求慣性力dQ(3)單位長(zhǎng)度所受慣性力qdqd沿圓環(huán)軸線均勻分布動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第8頁(yè)(4)取二分之一圓環(huán)求內(nèi)力(3)單位長(zhǎng)度所受慣性力qdqd沿圓環(huán)軸線均勻分布(5)求動(dòng)應(yīng)力動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第9頁(yè)(5)求動(dòng)應(yīng)力說(shuō)明：圓環(huán)內(nèi)動(dòng)應(yīng)力只與γ和v相關(guān)，而與橫截面面積無(wú)關(guān)，要確保旋轉(zhuǎn)圓環(huán)強(qiáng)度，只能限制圓環(huán)轉(zhuǎn)速，增加面積是不起作用。動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第10頁(yè)沖擊過(guò)程中：沖擊問(wèn)題極其復(fù)雜，難以準(zhǔn)確求解。工程中常采取一個(gè)較為簡(jiǎn)略但偏于安全估算方法—能量法，來(lái)近似估算構(gòu)件內(nèi)沖擊載荷和沖擊應(yīng)力。§10–3構(gòu)件受沖擊時(shí)動(dòng)應(yīng)力計(jì)算沖擊：一物體以一定速度與另一物體相碰撞，

它就馬上停頓運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為沖擊。沖擊物—運(yùn)動(dòng)中物體被沖擊物—阻止沖擊物運(yùn)動(dòng)構(gòu)件動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第11頁(yè)一、沖擊問(wèn)題假定1.不計(jì)沖擊物變形(剛體）；2.沖擊物與構(gòu)件（被沖擊物）接觸后無(wú)回彈，二者合為一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；3.被沖擊物質(zhì)量（慣性）與沖擊物相比很小，可略去不計(jì)，沖擊應(yīng)力瞬時(shí)傳遍整個(gè)被沖擊物；4.整個(gè)沖擊過(guò)程中，構(gòu)件在線彈性范圍內(nèi)；5.沖擊過(guò)程中，聲、熱等能量損耗很小，可略去

不計(jì)。（能量守恒）動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第12頁(yè)二、自由落體沖擊被沖擊物在線彈性范圍沖擊前沖擊后重物Q被沖擊桿重力勢(shì)能變形能動(dòng)能重物Q被沖擊桿沖擊物Q由高h(yuǎn)地方自由落下動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第13頁(yè)沖擊前沖擊后重物Q被沖擊桿重物Q被沖擊桿由能量守恒定理：動(dòng)載荷、靜載荷下虎克定律都成立動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第14頁(yè)動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第15頁(yè)—自由落體沖擊時(shí)動(dòng)荷系數(shù)動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第16頁(yè)（1）自由落體沖擊時(shí)動(dòng)荷系數(shù)小結(jié)：（2）突然加載時(shí)動(dòng)荷系數(shù)（h=0)（3）當(dāng)h>>st時(shí)動(dòng)荷系數(shù)動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第17頁(yè)（4）上述方法也適合用于其它沖擊形式，比如：沖擊梁QQ同一值動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第18頁(yè)三、水平?jīng)_擊沖擊前沖擊后重物Q被沖擊桿重力勢(shì)能變形能動(dòng)能重物Q被沖擊桿由能量守恒定理：動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第19頁(yè)—水平?jīng)_擊時(shí)動(dòng)荷系數(shù)動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第20頁(yè)總結(jié)：沖擊響應(yīng)計(jì)算1.計(jì)算st：將沖擊物重量Q看成靜荷載沿沖擊方向（自由落體時(shí)為豎直方向，水平?jīng)_擊時(shí)為水平方向）施加于構(gòu)件沖擊點(diǎn)上所產(chǎn)生靜位移；2.依據(jù)詳細(xì)情況選擇適當(dāng)公式計(jì)算動(dòng)荷系數(shù)Kd

3.計(jì)算所求動(dòng)響應(yīng)對(duì)應(yīng)靜響應(yīng)：將沖擊物重量Q看成靜荷載沿沖擊方向（自由落體時(shí)為豎直方向，水平?jīng)_擊時(shí)為水平方向）施加于構(gòu)件上所產(chǎn)生靜響應(yīng)。4.動(dòng)響應(yīng)＝

Kd×靜響應(yīng)動(dòng)載荷主題知識(shí)講座第21頁(yè)四、提升構(gòu)件抗沖擊能力辦法—水平?jīng)_擊時(shí)動(dòng)荷系數(shù)—自由落體沖擊時(shí)動(dòng)荷系數(shù)構(gòu)件承受沖擊時(shí)，應(yīng)降低剛度來(lái)減緩沖擊作用（這點(diǎn)與構(gòu)件承受靜載荷剛好相反）。不過(guò)增加靜位移st應(yīng)防止增加靜應(yīng)力σst。由公式可知，增加靜位移st可降低動(dòng)荷系數(shù)Kd所以普通