第二十章动载荷.ppt

第二十章动载荷
第一页，本课件共有39页
静应力：
构件在静载荷作用下产生的应力。
特点：
1. 载荷从零开始缓慢增加，构件加速度不计。
2. 不随时间的改变而改变。
动荷载：
加速运动构件、承受冲击物作用构件所对象，冲击过程中杆的弹力作功。
由动能定理
目录
最大动应力。
第十九页，本课件共有39页
解得
将大小为W的力作用在杆端，静变形
最大静应力
最大动应力
目录
W
第二十页，本课件共有39页
第三节 冲击韧度的概念
冲击韧度：材料抵抗冲击载荷的能力。
冲击韧度指标： （1）冲击吸收功AK；（2）冲击韧度aK
一、试件
开槽目的：使试件产生应力集中，在开槽处冲断。
aKU、 aKV分别表示由不同的开槽试件所测得的冲击韧度。
目录
第二十一页，本课件共有39页
二、冲击试验机及试验原理
h1
h2
由动能定理，
冲击吸收功
冲击韧度
目录
单位：J
单位：J/m2
第二十二页，本课件共有39页
第四节 疲劳失效特征与原因分析
一、交变应力：随时间周期变化的应力。
实例
目录
第二十三页，本课件共有39页

：应力重复变化一次


目录
第二十四页，本课件共有39页

r = -1
r =1
r =0
r 不定
t
目录
第二十五页，本课件共有39页
二、疲劳失效:在交变应力作用下发生的失效。
特点:，甚至低于
,断口一般可区分为光滑区和晶粒状粗糙区
屈服点σs。
两部分。
目录
第二十六页，本课件共有39页
第五节 材料的持久极限
一、持久极限（疲劳极限）材料在交变应力作用下的强度指标 ，
可通过实验获得。
设备：疲劳试验机。
试件：光滑小试件，d =7~10 mm，一组十根左右。
目录
第二十七页，本课件共有39页

以各（N，σ）作点，
连线，σ~N称为疲劳曲线。
渐进线所对应的纵坐标的值就是光滑小试样的持久极限（或
对钢材，σ~N曲线逐渐趋向于一条水平渐进线。该水平
NO
有限寿命区
无限寿命区
目录
疲劳极限）σr 。
第二十八页，本课件共有39页
：以该循环次数所对应的σmax作为试样持久极限，
称为名义持久极限。
二、影响材料持久极限的因数。
r ;
；
。
NO
有限寿命区
无限寿命区
目录
第二十九页，本课件共有39页
第六节 影响构件持久极限的主要因素
σr : 材料的持久极限，实际构件的持久极限，还受构件外形、

有效应力集中系数 kσ
（σ-1）d 无应力集中的光滑试样的持久极限。
（σ-1）k 有应力集中且尺寸与光滑试样相同的构件的持久极限。
>1
一、主要影响因数
目录
尺寸、表面质量及工作环境等影响 ，以下以对称循环正应力为例。
第三十页，本课件共有39页

表面质量系数β
表面磨光试样的持久极限，
为其它加工情况时构件的持久极限。

二、构件的持久极限
目录

尺寸系数εσ
光滑大试样的持久极限，
光滑小式样的持久极限。
<1
第三十一页，本课件共有39页
第七节 疲劳强度计算
疲劳许用应力
构件的疲劳强度条件
用安全系数表示的形式
令工作安全系数
目录
构件的疲劳强度条件
第三十二页，本课件共有39页
例12-1 阶梯形圆轴粗细二段的直径为D=50mm，d=40mm，
过渡圆角半径 r = 5mm，材料为合金钢，σb=900MPa，
σ-1=360MPa，。承受对称循环交变弯矩
D/d=50/40=，r/d=5/40=，σb=900MPa，
查机械工程师手册：Kσ= ；
εσ=；
β=1 。
解：（1）确定有效应力集中系数kσ、
尺寸系数εσ、、表面质量系数β。
目录
M=±450N·m，n=2。试校核轴的疲劳强度。
第三十三页，本课件共有39页
（2）计算轴的持久极限
（3）计算圆