工程力學(xué)之變形固體的幾個(gè)動(dòng)力失效問題PPT

1、第二十四章 變形固體的幾個(gè)動(dòng)力失效問題 已學(xué):靜載荷下的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算。 初載荷下如何進(jìn)行計(jì)算？ 24.1 概述 24.2 慣性力問題 24.3 沖擊問題 （重點(diǎn)） 24.4 交變應(yīng)力問題靜載荷： 從0開始，緩慢增加到某一值后就保 持不變。 241 概述動(dòng)應(yīng)力：構(gòu)件中因動(dòng)載荷引起的應(yīng)力稱動(dòng)荷 應(yīng)力簡(jiǎn)稱動(dòng)應(yīng)力用 表示動(dòng)載荷：構(gòu)件在載荷作用下處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其 內(nèi)各點(diǎn)的速度發(fā)生顯著的變化，或載 荷隨時(shí)間變化* 同靜載的地方：實(shí)驗(yàn)表明：只要 ，胡克定律仍成立，E也不變。 * 不同靜載的地方：1 2材料的強(qiáng)度指標(biāo)有可能發(fā)生變化，要注意。 * 本章研究 1慣性力問題 2沖擊力問題 （重點(diǎn)） 3交變

2、應(yīng)力問題 242慣性力問題處理方法：構(gòu)件或其上部件作勻加速直線運(yùn) 動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，再將其做靜載 處理不行.可以根據(jù)達(dá)朗貝爾原理， 把相應(yīng)均慣性力加在構(gòu)件上，這 樣就把動(dòng)力學(xué)問題在形式上作為 靜力學(xué)問題來處理強(qiáng)度指標(biāo)：對(duì)于慣性力問題，材料性能的變 化可以忽略不計(jì)在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，可以采用靜強(qiáng)度指標(biāo).24.2.1 構(gòu)件作勻加速直線運(yùn)動(dòng)若桿以加速度 a向上提升，每單位長(zhǎng)度的重量為 ，是橫截面面積相應(yīng)的慣性力為 ，方向向下受力分析靜載動(dòng)載：加速度為a上升現(xiàn)： 強(qiáng)度條件： ：靜載時(shí)的許用應(yīng)力。 24.2.2 構(gòu)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（或勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)） 以勻角速 旋轉(zhuǎn)的飛輪，可忽略輪輻視為薄圓環(huán)：平均直徑： Dt（厚

3、度），設(shè)圓環(huán)橫截面積為A，材料密度為 ，求動(dòng)應(yīng)力（不計(jì)自重） 1若不旋轉(zhuǎn)，則無應(yīng)力。因 產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力與法向 相反， 為沿圓環(huán)軸線均勻分布的慣性力集度。2內(nèi)力，應(yīng)力 取上半部研究 (t標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí) ，但當(dāng)軸向拉壓時(shí)，因橫截面上應(yīng)力均勻分布，尺寸大小對(duì) 無影響?？扇?。 3構(gòu)件表面加工質(zhì)量的影響 表面加工時(shí)的切削痕跡、擦傷等都會(huì)成為疲勞裂紋源，使 表面質(zhì)量系數(shù) ： ：其它各種表面加工試件（其它同標(biāo)準(zhǔn) 試件） ：標(biāo)準(zhǔn)試件（表面磨削加工） 若想提高的值，可對(duì)表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。可使 （1）淬火、滲碳、氮化等熱處理及化學(xué)處理。（2）滾壓、噴丸等機(jī)械處理，使表面形成預(yù)壓 應(yīng)力，減弱容易引起裂紋的工作拉應(yīng)力。

4、綜合上述三種因素，構(gòu)件的持久極限為： 24.4.5 構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1對(duì)稱循環(huán)下的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （n為疲勞安全系數(shù)，一般取1.52.5） 通常寫為： 左側(cè)：構(gòu)件的持久極限與最大工作應(yīng)力之比。代表構(gòu)件工作時(shí)的安全儲(chǔ)備。稱為工作安全系數(shù)。 2非對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的強(qiáng)度條件 （1）非對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的持久極限 原則：用 對(duì)材料的持久極限曲線加以 修正就可得構(gòu)件的持久極限曲線。 注意：各種因素只對(duì)屬于動(dòng)應(yīng)力部分的 有影響， 而對(duì)屬于靜應(yīng)力部分的 無影響。 修正時(shí)，只需將各點(diǎn)的縱坐標(biāo)乘以 ， 橫坐標(biāo)不動(dòng) A-B-C：材料的持久極限曲線A-C-B：構(gòu)件的持久極限曲線（2）非對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 分以

5、下三種情況 式中 及 為構(gòu)件危險(xiǎn)點(diǎn)處工作應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力。 為材料對(duì)非對(duì)稱循環(huán)的敏感系數(shù) 循環(huán)特征接近+1時(shí)，構(gòu)件承受的交變應(yīng)力接 近于靜應(yīng)力。此時(shí)，鋼等塑性材料制成的構(gòu) 件在產(chǎn)生疲勞破壞之前會(huì)因 達(dá)到 而發(fā)生 顯著的塑性變形。若與危險(xiǎn)點(diǎn)工作應(yīng)力相對(duì) 應(yīng)的點(diǎn)，落在橫坐標(biāo)軸上截距均為 的斜線 之下，則既不疲勞破壞也不屈服破壞。 此時(shí) （對(duì)屈服破壞規(guī)定的n） 有可能在塑性變形很小時(shí)就發(fā)生疲勞破壞。既校核疲勞強(qiáng)度，又校核屈服強(qiáng)度。3彎扭組合交變應(yīng)力作用下構(gòu)件的強(qiáng)度條件 式中 為只考慮彎曲（設(shè) ）時(shí)構(gòu)件的工作安 全系數(shù) 為只考慮扭轉(zhuǎn)（設(shè) ）時(shí)構(gòu)件的工作安全系數(shù) 例：24.5構(gòu)件承受圖示交變應(yīng)力又知（