工程力学（静力学与材料力学）教学课件作者顾晓勤第14章动载荷和疲劳第2节冲击应力课件.ppt

第 2 节 冲击应力 第十四章 动载荷和疲劳 冲击应力： 当运动物体（冲击物）以一定的速度作用到静止构件（被冲击物）上时，构件将受到很大的作用力（冲击载荷），此现象称为冲击，被冲构件因冲击而引起的应力称为冲击应力。 由于冲击持续的时间非常短促，而且冲击过程复杂，加速度大小很难测定，因此，冲击时的应力计算不能采用动静法计算，通常采用偏于安全的能量法。 （b） （c） （a） 冲击物的变形可以忽略不计，被冲击构件可以看成是一个弹簧，它的质量很小，可忽略不计； 冲击过程中，冲击物一旦与受冲构件接触，就相互附着成为一个自由度的运动系统，冲击物与被冲击物一起运动，不发生分离； 冲击载荷不是过分的大，保证被冲击构件受力后仍服从胡克定律； （a） 为简化计算，采用如下假设 假设冲击过程中没有其他形式的能量损失，机械能守恒定律仍然成立。 （a） （c） （b） 被冲击物内所增加的变形能 冲击力所作的功为 若重物以静载荷的方式作用于构件上，构件相应的静变形为 规定动荷因数 冲击时的最大缩短量 若 时，即载荷突然加在弹性体上 受冲击载荷作用时构件的强度条件 注意 上述方法仅仅是一个简化的近似方法。实际上，冲击物并非绝对刚体，而被冲击构件也不完全是没有质量的线性弹性体。此外，冲击过程中还有其他的能量损失，即冲击物所减少的动能和势能并不会全部转化为被冲击构件的变形能。但上面这些经过简化而得出的近似公式，不但使计算简化，而且由于不计其他能量损失等因素，也使所得结果偏于安全，因此在工程中被广泛采用。 解：由型钢表 A-4 查出 14 号工字钢 在静载荷作用下，悬臂梁上 B 点的挠度为 A B l h z y m 例14-5 水平安装的悬臂梁 AB，在 B 点受一重物的冲击如图示。已知： ，重物质量 ， ；梁采用 14 号工字钢，其材料的弹性模量 。试求梁危险点处的冲击应力。 动荷因数 当静载荷 作用于 B 点时，梁在固定端处横截面最外（上、下）边缘上的点为危险点，其静应力为 危险点处的冲击应力为 解：轴制动前角速度 轴制动中角加速度 A B l d 制动器 飞轮 例14-6 如图所示为一装有飞轮的轴，已知飞轮的回转半径 ，质量 。轴长 ，直径 ，材料的剪切弹性 ，轴的转速 ，试求当轴在 12 秒钟内制动时，轴内由于惯性扭矩而产生的最大切应力。 飞轮的转动惯量为 惯性力矩大小为 最大切应力为 A B l d 制动器 飞轮 第 2 节 冲击应力 第十四章 动载荷和疲劳