材料力学课件第九章动荷载交变应力

材料力学课件第九章动荷载交变应力•动荷载与交变应力的基本概念•动荷载与交变应力的影响•动荷载与交变应力的计算方法•动荷载与交变应力的控制与防护目•实际工程中的动荷载与交变应力问题录contents01动荷载与交变应力的基本概念定义与特性定义动荷载是指随时间变化的荷载，交变应力是指应力随时间周期性变化的应力特性动荷载和交变应力具有周期性、往复性和随时间变化的特点，对结构产生疲劳损伤和动态响应动荷载与交变应力的分类按时间变化分类可分为长期动荷载和短期动荷载，长期动荷载如风载、地震荷载，短期动荷载如机械振动、冲击荷载按性质分类可分为确定性动荷载和随机性动荷载，确定性动荷载如周期性变化的荷载，随机性动荷载如地震、风载等自然现象产生的荷载动荷载与交变应力的产生原因010203自然现象机械振动人为因素如地震、风载等自然现象机械设备运转、车辆行驶如建筑物的施工、设备的产生的动荷载和交变应力等产生的振动和冲击安装和运行等也会产生动荷载和交变应力02动荷载与交变应力的影响对材料性能的影响短期效应动荷载和交变应力会导致材料在短期内出现弹性变形和塑性变形，影响材料的刚度和强度长期效应长期承受动荷载和交变应力的材料可能会出现疲劳损伤，导致材料的力学性能逐渐下降对结构稳定性的影响动态稳定性动荷载产生的惯性力可能会影响结构的静态平衡，导致结构发生振动或倾覆静态稳定性交变应力可能会引起结构的疲劳损伤，导致结构在长期使用过程中发生变形或断裂对疲劳强度的影响疲劳破坏在交变应力作用下，材料或结构可能会发生疲劳破坏，导致突然断裂疲劳寿命不同的动荷载和交变应力状态会对材料的疲劳寿命产生影响，疲劳寿命短的材料的可靠性相对较低03动荷载与交变应力的计算方法动力学基础牛顿第二定律动能定理动力学微分方程动荷载作用下，物体的加力对物体所做的功等于物根据牛顿第二定律和运动速度与作用力成正比，与体动能的增量，即外力做学基本公式推导出的微分物体的质量成反比的功等于物体动能的变化方程，用于描述物体的运量动规律交变应力的基本计算方法平均应力和应力幅交变应力的疲劳强度交变应力由大小不断变化的瞬时应力交变应力作用下，材料会发生疲劳断组成，平均应力是交变应力的时间平裂，疲劳强度是衡量材料抵抗疲劳断均值，应力幅是交变应力的最大值和裂能力的指标最小值之差交变应力的分类根据应力随时间变化的特点，交变应力可分为对称循环和非对称循环两类疲劳强度的计算方法疲劳寿命材料在交变应力作用下发生疲劳断疲劳极限裂所需的循环次数在交变应力作用下，材料能够承受无限次循环而不发生疲劳断裂的最大应力值疲劳曲线表示疲劳极限与应力幅关系的曲线，可以根据材料的疲劳曲线计算出不同应力幅下的疲劳寿命04动荷载与交变应力的控制与防护减轻动荷载的措施优化结构设计增加减震隔震装置强化地基基础通过改进结构形式、增加冗余约在结构中设置减震器和隔震支座，提高地基承载力和稳定性，减小束等方式，降低结构的动荷载响吸收和分散地震动荷载的能量地震或其他动荷载对结构的影响应提高结构抗疲劳性能的措施选用高强度材料采用高强度钢材、铝合金等材料，提高结构抵抗疲劳应力的能力优化焊接工艺改进焊接工艺，减少焊接缺陷和残余应力，提高焊接接头的疲劳寿命强化关键部位对关键承力部位进行加固和补强，增加其抗疲劳性能结构优化设计的方法拓扑优化通过调整结构布局和构件尺寸，使结构在满足功能和安全要求的前提下重量最轻形状优化优化结构的形状，改善结构的应力分布和承载能力，降低应力集中和疲劳损伤的风险尺寸优化通过调整结构构件的截面尺寸、壁厚等参数，使结构性能达到最优05实际工程中的动荷载与交变应力问题机械工程中的动荷载与交变应力问题总结词机械工程中，动荷载和交变应力常常出现在各种机械运动和设备中，如旋转机械、往复机械等详细描述旋转机械在运转过程中，由于旋转产生的离心力、摩擦力等，会产生动荷载和交变应力往复机械中的活塞、曲轴等部件，在往复运动中也会产生交变应力这些动荷载和交变应力的大小和分布，对于机械设备的强度、疲劳寿命以及稳定性都有重要影响土木工程中的动荷载与交变应力问题总结词土木工程中，桥梁、大坝、高层建筑等结构会受到风、地震、车辆等外部动荷载的作用，产生交变应力详细描述风荷载和地震荷载是常见的外部动荷载，它们的作用会导致桥梁、大坝、高层建筑等结构的振动，从而产生交变应力此外，车辆的行驶也会对桥梁等结构产生动荷载和交变应力这些动荷载和交变应力的影响需要考虑在结构设计阶段，以确保结构的强度和稳定性航空航天工程中的动荷载与交变应力问题要点一要点二总结词详细描述航空航天工程中，由于飞行器的高速运动和复杂环境，会飞行器在高速飞行过程中，由于气动力的作用会产生动荷产生严重的动荷载和交变应力问题载，同时由于飞行姿态的变化、发动机工作等也会产生交变应力此外，在火箭发射过程中，由于推进剂燃烧产生的振动和冲击，也会对箭体产生动荷载和交变应力这些动荷载和交变应力的影响需要考虑在飞行器的设计阶段，以确保飞行器的安全性和可靠性THANKS。