第十一章动荷载.pptVIP

2.应力集中在实际工程中，由于约束与连接的需要或构造与工艺的要求，通常须在杆件上钻孔或切槽，如图所示。这使得局部区域的横截面突然发生变化，在剩余的横截面上应力不再均匀分布，孔口边缘处出现峰值应力σmax，而在离孔口稍远点处的应力迅速趋于平均值σ0，变化如图所示。第29页，共57页，星期日，2025年，2月5日FF由于截面的尺寸（或形状）的骤然改变而使局部区域的应力急剧增大的现象称为应力集中。第30页，共57页，星期日，2025年，2月5日F应力集中——由于截面尺寸显著变化而引起应力局部增大的现象。第31页，共57页，星期日，2025年，2月5日应力集中因数为局部最大应力，为削弱处的平均应力。应力峰值须借助弹性理论的精确计算或实验应力分析的方法得到。应力峰值σmax与剩余面积上的平均应力值σ0之比称为应力集中系数（或称因数），记为用来描述应力集中的程度。可参阅相关资料和手册。第32页，共57页，星期日，2025年，2月5日FFF因为若材料会发生屈服变形，则当峰值应力达到屈服极限时就不再继续增大；●静载荷作用下：塑性材料所制成的构件对应力集中的敏感程度较小；第33页，共57页，星期日，2025年，2月5日对于这类塑性材料，可以不考虑应力集中的影响，在剩余截面上按应力平均分布来处理。对于无屈服的塑性材料（如高强钢）和脆性材料（如铸铁），则不能按平均化处理，必须考虑应力集中效应。随着载荷的不断增加，屈服的区域会逐步增大至整个截面，从而大大缓解了应力集中的程度。第34页，共57页，星期日，2025年，2月5日即当σmax达到σb时，该处首先产生破坏。●动载荷作用下：无论是塑性材料制成的构件还是脆性材料所制成的构件都必须要考虑应力集中的影响。F脆性材料所制成的构件必须要考虑应力集中的影响。第35页，共57页，星期日，2025年，2月5日二、交变应力及金属疲劳破坏的概念1.交变应力交变应力：随时间t作周期性循环变化的应力。交变载荷：随时间t作周期性变化的载荷。（桥梁、吊车梁）不变载荷也会引起交变应力第36页，共57页，星期日，2025年，2月5日工程实例：火车轮轴横截面边缘上A点的弯曲正应力随时间作周期性变化火车轮轴第37页，共57页，星期日，2025年，2月5日电机转子偏心惯性力引起强迫振动，梁上的危险点正应力随时间作周期性变化。齿轮啮合时齿根A点的弯曲正应力随时间作周期性变化。第38页，共57页，星期日，2025年，2月5日2.疲劳与疲劳破坏（疲劳失效）结构的构件或机械、仪表的零部件在交变应力作用下发生的破坏现象，称为疲劳破坏，简称疲劳。3.疲劳破坏的特点①破坏时的最大工作应力远低于材料在静载作用下的屈服应力；②构件在交变应力作用下发生破坏需要经历一定数量的应力循环；③构件在破坏前没有明显的塑性变形预兆，即使塑性材料，也将呈现“突然”的脆性断裂；④金属材料的疲劳断裂断口上，有明显的光滑区域与粗糙区域。第39页，共57页，星期日，2025年，2月5日4.疲劳破坏的机理交变应力引起金属原子晶格的位错运动；位错运动聚集，形成分散的微裂纹；微裂纹沿结晶方向扩展（大致沿最大剪应力方向形成滑移带），贯通形成宏观裂纹；突然断裂，形成断口的粗糙区。宏观裂纹沿垂直于最大拉应力方向扩展，宏观裂纹的两个侧面在交变载荷作用下，反复挤压、分开，形成断口的光滑区；疲劳破坏的过程：疲劳裂纹源的形成疲劳裂纹的扩展最后的脆断第40页，共57页，星期日，2025年，2月5日第十一章动荷载第1页，共57页，星期日，2025年，2月5日目录第一章绪论及基本概念第二章轴向拉伸和压缩第三章剪切第四章扭转第五章弯曲应力第六章梁弯曲时的变形第七章应力状态和强度理论第八章组合变形的强度计算第九章压杆稳定第十章动荷载·交变应力第十一章能量法及其应用附录I截面的几何性质第2页，共57页，星期日，2025年，2月5日§11–1动荷载问题的概念§11–2不等速运动构件的动应力计算§11–3构件受冲击时的动应力计算§11–4交变应力下材料的疲劳破坏·持久极限第十一章动荷载·交变应力第3页，共57页，星期日，2025年，2月5日§10–1动荷载问题的概念一、动荷载与静荷载的区别静荷载—载荷不随时间变化（或变化极其平稳缓慢）