材料力学动载荷的概念及分类

第14章 动载荷14.1 动载荷的概念及分类 在以前各章中，我们主要研究了杆件在静载荷作用下的强度、刚度和稳定性的计算问题。所谓静载荷就是指加载过程缓慢，认为载荷从零开始平缓地增加，以致在加载过

第章动载荷 14 14.1 动载荷的概念及分类 在以前各章中，我们主要研究了杆件在静载荷作用下的强度、刚度和稳定性的计 算问题。所谓静载荷就是指加载过程缓慢，认为载荷从零开始平缓地增加，以致在加 载过程中，杆件各点的加速度很小，可以忽略不计，并且载荷加到最终值后不再随时 间而改变。 在工程实际中，有些高速旋转的部件或加速提升的构件等，其质点的加速度是明 显的。如涡轮机的长叶片，由于旋转时的惯性力所引起的拉应力可以达到相当大的数 值；高速旋转的砂轮，由于离心惯性力的作用而有可能炸裂；又如锻压汽锤的锤杆、 紧急制动的转轴等构件，在非常短暂的时间内速度发生急剧的变化等等。这些部属于 动载荷研究的实际工作问题。实验结果表明，只要应力不超过比例极限，虎克定律仍 适用于动载荷下应力、应变的计算，弹性模量也与静载下的数值相同。 动载荷可依其作用方式的不同，分为以下三类： 1 ．构件作加速运动。这时构件的各个质点将受到与其加速度有关的惯性力作用， 故此类问题习惯上又称为惯性力问题。 2 ．载荷以一定的速度施加于构件上，或者构件的运动突然受阻，这类问题称为 冲击问题。 3 ．构件受到的载荷或由载荷引起的应力的大小或方向，是随着时间而呈周期性 变化的，这类问题称为交变应力问题。 实践表明：构件受到前两类动载荷作用时，材料的抗力与静载时的表现并无明显 的差异，只是动载荷的作用效果一般都比静载荷大。因而，只要能够找出这两种作用 效果之间的关系，即可将动载荷问题转化为静载荷问问题处理。而当构件受到第三类 15 动载荷作用时，材料的表现则与静载荷下截然不同，故将在第章中进行专门研究。 下面，就依次讨论构件受前两类动载荷作用时的强度计算问题。 14.2构件作加速运动时的应力计算 本节只讨论构件内各质点的加速度为常数的情形，即匀加速运动构件的应力计算。 14.2.1构件作匀加速直线运动 al 14-1(a) 设吊车以匀加速度吊起一根匀质等直杆，如图所示。杆件长度为，横 A 截面面积为，杆件单位体积的重量为，现在来分析杆内的应力。 a 由于匀质等直杆作匀加速运动．故其所有质点都具有相同的加速度，因而只要