$ 11.3冲击载荷原理方法：能量法（机械能守恒冲击概述11.3.111.3.2能量法求受冲杆件的应力和变形冲击韧度11.3.311
11 §11.3 冲击载荷 原理方法：能量法( 机械能守恒 ） 11.3.1 冲击概述 11.3.2 能量法求受冲杆件的应力和变形 11.3.3 冲击韧度
11.3.1冲击概述一、冲击的概念：锻造时，在锻锤与锻件接触的短暂时间内，锻锤速度发生急剧变化，这种现象称为冲击或撞击。在冲击物与受冲构件的接触区域内，应力状态异常复杂，且冲击持续时间非常短促，接触力随时间的变化难以准确分析。工程中通常采用能量法来解决冲击问题，即在若干假设的基础上，根据能量守恒定律对受冲击构件的应力与变形进行偏于安全的简化计算。1NEXT
11.3.1 冲击概述 在冲击物与受冲构件的接触区域内，应力状态异常复杂， 且冲击持续时间非常短促，接触力随时间的变化难以准确分 析。工程中通常采用能量法来解决冲击问题，即在若干假设 的基础上，根据能量守恒定律对受冲击构件的应力与变形进 行偏于安全的简化计算。 一、冲击的概念： NEXT 锻造时，在锻锤与锻件接触的短暂时间内，锻锤速度发 生急剧变化，这种现象称为冲击或撞击
载荷作用下的弹性杆件的变形二、以悬臂梁为例：AFN!41=1、受拉：EAEA/lELE2、受弯：W=3EI/33EIM.M13、受扭：0GlpGI, /1EA3EIGIp这些杆件看作“弹簧”时，其弹簧常数分别为7311RETURN1
二、载荷作用下的弹性杆件的变形 3 3 = 3 3 / F l F N N w EI EI l 2、受弯： = 1 = / F l F N N l EA EA l 、受拉： = = / e e p p M l M GI GI l 3、受扭： = 这些杆件看作“弹簧”时，其弹簧常数分别为： 3 3 , EA EI GIP l l l ， 以悬臂梁为例： RETURN
金11.3.2用能量法求受冲杆件的应力与变形1、假设冲击物为刚体：10冲击物不反弹；不计冲击过程中的声、光、热等能量损耗（即能量守恒）：被冲击物的质量忽略不计，并认为两物体一经接触就附着在一起：5冲击过程为线弹性变形过程。（即偏于保守计算）2.动能T，势能V，变形能U，冲击前后应能量守恒：(冲击前)T+V+U,=T+V2+U2（冲击后)最大冲击效应：当冲击后的动能为零时，即T,=0而一个冲击力的变形能为：U,= P△d /21NEXT工程问题
① 冲击物为刚体； ② 冲击物不反弹； ③ 不计冲击过程中的声、光、热等能量损耗（即能量守恒）； ④ 被冲击物的质量忽略不计，并认为两物体一经接触就附着在一起； ⑤ 冲击过程为线弹性变形过程。(即偏于保守计算) 1 1 1 (冲击前) T +V +U ( ) =T2 +V2 +U2 冲击后 2.动能 T ，势能 V ，变形能 U，冲击前后应能量守恒： 最大冲击效应：当冲击后的动能为零时，即T2=0 而一个冲击力的变形能为：U2= PdΔd /2 11.3.2 用能量法求受冲杆件的应力与变形 1、假设 NEXT工程问题
V问题：轴向自由落体冲击动能T =0动能T=0势能V, =-QAd冲击后：冲击前：势能=Qh变形能U,=Pa△/2变形能U, =01g在线弹性范围内，载荷、变形、应力成正比：PdAdOdh(11.14）△st：为冲击物落点的静位移Q△stOst根据冲击前后能量守恒，即：冲击物动能和势Ado能的减少应该等于受冲体系变形能的增加量：(11.15)Qh+QAdO2 △2动荷系数21(11.16)=△.(1+KA因△>△,所以负号被舍去了图11.7NEXT
1 1 1 0 0 T V Qh U = = = 动能 势能 变形能 根据冲击前后能量守恒，即：冲击物动能和势 能的减少应该等于受冲体系变形能的增加量: 2 d 1 1 (11.15) 2 2 d d d st Qh Q P Q + = = 2 (1 1 ) (11.16) d st st d st h = + + K 问题：轴向自由落体冲击 冲击前： 2 2 2 0 / 2 d d d T V Q U P = = − = 动能 势能 变形能 冲击后： △st：为冲击物落点的静位移 d Q Q h (11.14) d d d st st P Q s s = = 在线弹性范围内,载荷、变形、应力成正比： 动荷系数 , 因 d st 所以负号被舍去了 NEXT 图11.7