1、TSINGHUA UNIVERSITY范钦珊教育教学工作室FAN Qin-Shans Education & Teaching Studio 返回总目录范钦珊教育与教学工作室范钦珊教育与教学工作室*返回总目录工程力学工程力学(静力学与材料力学静力学与材料力学 )清华大学清华大学 范钦珊范钦珊(12A)TSINGHUA UNIVERSITY第二篇第二篇 材料力学材料力学工程力学工程力学 (静力学与材料力学静力学与材料力学 )TSINGHUA UNIVERSITY动载荷与疲劳强度概述动载荷与疲劳强度概述 (A) 第二篇第二篇 材料力学材料力学工程力学工程力学 ( 静力学与材料力学静力学与材料力学
2、)第第 12章章返回总目录返回总目录TSINGHUA UNIVERSITY第第 12章章 动载荷与疲劳强度概述动载荷与疲劳强度概述 本书前面几章所讨论的都是静载荷作用下所产生的变形本书前面几章所讨论的都是静载荷作用下所产生的变形和应力，这种应力称为静载应力（和应力，这种应力称为静载应力（ statical stresses），）， 简称静简称静应力。静应力的特点：一是与加速度无关；二是不随时间的应力。静应力的特点：一是与加速度无关；二是不随时间的改变而变化。改变而变化。工程中一些高速旋转或者以很高的加速度运动的构件，工程中一些高速旋转或者以很高的加速度运动的构件，以及承受冲击物作用的构件，其上
3、作用的载荷，称为动载荷以及承受冲击物作用的构件，其上作用的载荷，称为动载荷(dynamical load)。 构件上由于动载荷引起的应力，称为动应构件上由于动载荷引起的应力，称为动应力力 (dynamic stresses)。 这种应力有时会达到很高的数值，从而这种应力有时会达到很高的数值，从而导致构件或零件失效。导致构件或零件失效。 TSINGHUA UNIVERSITY工程结构中还有一些构件或零部件中的应力虽然与加速工程结构中还有一些构件或零部件中的应力虽然与加速度无关，但是，这些应力的大小或方向却随着时间而变化，度无关，但是，这些应力的大小或方向却随着时间而变化，这种应力称为交变应力这种
4、应力称为交变应力 （ alternative stress） 。 在交变应力作在交变应力作用下发生的失效，称为疲劳失效用下发生的失效，称为疲劳失效 ， 简称为疲劳简称为疲劳 （ fatigue）。）。本章将首先应用达朗贝尔原理和机械能守恒定律，分析本章将首先应用达朗贝尔原理和机械能守恒定律，分析两类动载荷和动应力，两类动载荷和动应力， 然后将简要介绍疲劳失效的主要特征然后将简要介绍疲劳失效的主要特征与失效原因，以及影响疲劳强度的主要因素。与失效原因，以及影响疲劳强度的主要因素。 对于矿山、冶金、动力、运输机械以及航空航天等工业对于矿山、冶金、动力、运输机械以及航空航天等工业部门，疲劳是零件或构
5、件的主要失效形式。统计结果表明，部门，疲劳是零件或构件的主要失效形式。统计结果表明，在各种机械的断裂事故中，大约有在各种机械的断裂事故中，大约有 80以上是由于疲劳失效以上是由于疲劳失效引起的。疲劳失效过程往往不易被察觉，所以常常表现为突引起的。疲劳失效过程往往不易被察觉，所以常常表现为突发性事故，从而造成灾难性后果。因此，对于承受交变应力发性事故，从而造成灾难性后果。因此，对于承受交变应力的构件，疲劳分析在设计中占有重要的地位。的构件，疲劳分析在设计中占有重要的地位。第第 12章章 动载荷与疲劳强度概述动载荷与疲劳强度概述 TSINGHUA UNIVERSITY 等加速度直线运动构件的动应力
6、分析等加速度直线运动构件的动应力分析 旋转构件的受力分析与动应力计算旋转构件的受力分析与动应力计算 弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算弹性杆件上的冲击载荷与冲击应力计算 结论与讨论结论与讨论 (1) 第第 12章章 动载荷与疲劳强度概述动载荷与疲劳强度概述 TSINGHUA UNIVERSITY 等加速度直线运动构件等加速度直线运动构件的动应力分析的动应力分析 返回首页返回首页返回总目录返回总目录第第 12章章 动载荷与疲劳强度概述动载荷与疲劳强度概述 TSINGHUA UNIVERSITY 等加速度直线运动构件的动应力分析等加速度直线运动构件的动应力分析 对于以等加速度作直线运动的构件，只要
7、确定其上各点对于以等加速度作直线运动的构件，只要确定其上各点的加速度的加速度 a ,就可以应用达朗贝尔原理施加惯性力。如果为集就可以应用达朗贝尔原理施加惯性力。如果为集中质量中质量 m， 则惯性力为集中力，即则惯性力为集中力，即 如果是连续分布质量，则作用在质量微元上的惯性力为如果是连续分布质量，则作用在质量微元上的惯性力为 然后，按照材料力学中的方法对构件进行应力分析和强度与然后，按照材料力学中的方法对构件进行应力分析和强度与刚度计算。刚度计算。 TSINGHUA UNIVERSITY 起重机在开始吊起重物的瞬间，重物具有向上的加速度 a， 重物上便有方向向下的惯性力。这时吊起重物的钢丝绳，除了承受重物的重量，还承受由此而产生的惯性力，这一惯性力就是钢丝绳所受的动载荷 (dynamics load)； 而重物的重量则是钢丝绳的 静载荷 (statics load)。 作用在钢丝绳上的总载荷是动载荷与静载荷之和：式中， FT为总载荷； FI与 Fst分别为动载荷与静载荷。 等加速度直线运动构件的动应力分析等加速度直线运动构件的动应力分析
