冲击载荷
冲击载荷系数
冲击载荷系数冲击载荷系数是指材料或结构在受到冲击载荷时所承受的有效载荷与静态载荷之比。
它是衡量材料或结构在冲击载荷下的抗冲击能力的重要指标。
冲击载荷系数的大小取决于材料或结构的特性和受到的冲击载荷的大小。
冲击载荷系数的计算方法可以通过实验或理论分析得到。
实验方法是将材料或结构置于冲击载荷作用下，测量其动态响应，然后根据测量数据计算冲击载荷系数。
理论分析方法则是通过建立适当的力学模型，运用力学原理和模型计算，得到冲击载荷系数的数值。
冲击载荷系数的大小与材料或结构的性能密切相关。
通常情况下，材料或结构的冲击载荷系数越大，其抗冲击能力也越强。
而材料或结构的冲击载荷系数较小，则表示其抗冲击能力较弱，容易发生破坏或失效。
在工程设计中，冲击载荷系数的确定对于保证材料或结构的安全性和可靠性至关重要。
例如，在航空航天领域，工程师需要对飞行器的翼尖进行冲击载荷系数的计算，以确保其在飞行过程中能够承受冲击载荷并保持结构的完整性。
而在汽车工业中，冲击载荷系数的确定对于汽车车身的设计和材料选择也具有重要意义，能够提高汽车的安全性和抗撞击能力。
冲击载荷系数的计算与材料或结构的特性密切相关。
例如，对于金属材料而言，其冲击载荷系数通常可以通过应力-应变曲线来确定。
而对于复合材料而言，其冲击载荷系数的计算则更加复杂，需要考虑各向异性和复杂的微观结构。
在工程实践中，为了提高材料或结构的冲击载荷系数，可以采取一系列措施。
例如，可以选择具有较高抗冲击性能的材料，增加结构的强度和刚度，改善结构的几何形状等。
此外，也可以通过优化设计和加工工艺，提高材料或结构的冲击载荷系数。
冲击载荷系数是衡量材料或结构在冲击载荷下抗冲击能力的重要指标。
通过合理的计算和设计，可以提高材料或结构的冲击载荷系数，提高其安全性和可靠性。
在工程实践中，对冲击载荷系数的准确计算和合理应用具有重要意义，能够为工程设计和材料选择提供科学依据。
冲击载荷系数
冲击载荷系数1. 什么是冲击载荷系数？冲击载荷系数是指在设计和分析工程结构时，用于考虑冲击载荷对结构产生的影响的一个参数。
冲击载荷是指突然作用于结构上的瞬时载荷或短时间内变化很大的载荷，如爆炸、地震、风暴等。
由于冲击载荷的特殊性，它的作用时间短暂且变化剧烈，会对结构产生瞬时和短时间内的非线性响应，因此需要通过冲击载荷系数来考虑这种载荷对结构的影响。
2. 冲击载荷系数的计算方法冲击载荷系数的计算方法通常基于结构的动力响应分析。
以下是一种常用的计算方法：步骤1：确定冲击载荷首先需要确定冲击载荷的类型和特征，例如爆炸载荷、地震载荷等。
根据实际情况和设计要求，确定冲击载荷的大小、方向和作用时间等参数。
步骤2：建立结构模型根据实际情况，建立结构的有限元模型。
将结构分割为小单元，并确定每个单元的材料性质、几何形状和边界条件等。
步骤3：施加冲击载荷将确定的冲击载荷施加到结构模型上。
可以通过施加一个瞬时载荷或者一个随时间变化的载荷来模拟冲击载荷的作用。
步骤4：求解结构响应利用动力学原理和有限元分析方法，求解结构在冲击载荷作用下的响应。
可以得到结构的位移、应力、应变等参数。
步骤5：计算冲击载荷系数根据结构响应和冲击载荷的大小，计算冲击载荷系数。
冲击载荷系数可以通过结构的最大位移、最大应力等参数来表示。
3. 冲击载荷系数的应用冲击载荷系数的应用主要体现在结构的设计和分析过程中。
以下是一些常见的应用场景：结构设计在设计工程结构时，需要考虑结构在冲击载荷作用下的安全性和可靠性。
通过计算冲击载荷系数，可以评估结构的抗冲击能力，并确定结构的合理设计参数。
结构分析在对已建成的结构进行评估和分析时，需要考虑冲击载荷的影响。
通过计算冲击载荷系数，可以预测结构在冲击载荷作用下的响应，并评估结构的安全性。
结构改进在已有结构存在冲击载荷问题时，可以通过改进结构的设计和材料选取等方式来提高结构的抗冲击能力。
冲击载荷系数可以用于评估改进措施的有效性，并指导改进方案的选择。
弹性力学中的冲击载荷教案
弹性力学中的冲击载荷教案教案名称：弹性力学中的冲击载荷一、教学目标1.理解冲击载荷的概念和特点。
2.掌握冲击载荷的应力与变形分析。
3.理解冲击载荷对材料性能的影响。
4.培养学生对弹性力学理论的理解和应用能力。
二、教学内容1.冲击载荷的定义和特点。
2.冲击载荷的应力与变形分析。
3.冲击载荷对材料性能的影响。
4.冲击载荷在工程中的应用。
三、教学难点与重点难点：冲击载荷的应力与变形分析，特别是对于复杂形状和大小不同的物体。
重点：冲击载荷对材料性能的影响，以及在工程中的应用。
四、教学方法1.理论讲解：通过讲解冲击载荷的定义和特点，让学生对冲击载荷有初步的认识。
2.实例分析：通过分析具体的冲击载荷实例，让学生了解冲击载荷的应力和变形分析方法。
3.实验演示：通过实验演示冲击载荷对材料性能的影响，让学生直观地理解冲击载荷的作用。
4.小组讨论：通过小组讨论的方式，让学生自主探究冲击载荷在工程中的应用。
五、教具和多媒体资源1.黑板和粉笔。
2.投影仪和PPT。
3.实验设备和材料。
4.网络资源和相关软件。
六、教学过程1.导入新课：通过提问导入，让学生思考什么是冲击载荷，以及冲击载荷的特点是什么。
2.讲授新课：通过讲解冲击载荷的定义和特点，让学生了解冲击载荷的基本概念。
然后通过实例分析，让学生掌握冲击载荷的应力和变形分析方法。
最后通过实验演示，让学生直观地理解冲击载荷对材料性能的影响。
3.巩固练习：通过小组讨论的方式，让学生自主探究冲击载荷在工程中的应用。
并让学生自己动手进行实验操作，体验冲击载荷的影响。
4.归纳小结：通过总结本节课的主要内容，让学生明确冲击载荷的概念、特点和影响，以及在工程中的应用。
同时提醒学生注意实验操作中的安全问题。
冲击实验的实验报告
一、实验目的1. 理解冲击载荷的概念及其在工程中的应用。
2. 掌握冲击实验的基本原理和方法。
3. 研究不同材料在不同冲击载荷下的力学性能。
二、实验原理冲击实验是研究材料在冲击载荷作用下力学性能的一种实验方法。
实验中，通过施加冲击载荷，使试样在短时间内承受较大的应力，从而研究材料在冲击载荷作用下的断裂韧性、冲击韧性等力学性能。
实验原理如下：1. 冲击载荷：冲击载荷是指作用时间极短，应力变化速率极高的载荷。
在冲击实验中，常用冲击试验机施加冲击载荷。
2. 冲击韧性：冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下抵抗断裂的能力。
常用冲击功（A）和冲击韧性（AK）来衡量。
3. 冲击断裂韧性：冲击断裂韧性是指材料在冲击载荷作用下，抵抗裂纹扩展的能力。
常用断裂韧性（KIC）来衡量。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：冲击试验机、试样夹具、温度计、计时器等。
2. 实验材料：低碳钢、不锈钢、铝合金等。
四、实验步骤1. 准备实验材料：根据实验要求，选择合适的试样材料，并加工成规定尺寸的试样。
2. 安装试样：将试样安装在冲击试验机的试样夹具中，确保试样与夹具接触良好。
3. 设置实验参数：根据实验要求，设置冲击试验机的冲击速度、温度等参数。
4. 进行实验：开启冲击试验机，使试样在冲击载荷作用下断裂。
5. 测量数据：记录冲击功、冲击韧性、断裂韧性等数据。
6. 分析实验结果：对实验数据进行整理和分析，得出结论。
五、实验结果与分析1. 实验数据：（1）低碳钢试样冲击功：A1 = 150J，AK1 = 100J/m2；（2）不锈钢试样冲击功：A2 = 200J，AK2 = 150J/m2；（3）铝合金试样冲击功：A3 = 300J，AK3 = 200J/m2。
2. 实验结果分析：（1）低碳钢试样在冲击载荷作用下，具有较高的冲击韧性，表明其抵抗断裂的能力较强；（2）不锈钢试样在冲击载荷作用下，冲击韧性较高，但断裂韧性相对较低，表明其在抵抗裂纹扩展方面表现一般；（3）铝合金试样在冲击载荷作用下，冲击韧性最高，断裂韧性也相对较高，表明其在抵抗断裂和裂纹扩展方面表现较好。
材料力学性能-第三章-冲击载荷
高当于低某于一某温一度温，度材时，
温度
料材吸料收吸能收量的也冲基击本功不基变本，
形不成随一温个度平变台化，，称形为成一 “平 在高台此阶，区能称 间”为 冲，“ 击此吸低区收阶间功能冲很”， 击低吸，收表功现很为高完，全材的料脆表性 现断为裂完，全这韧一性温断度裂称，为此无 低阶能
温塑度性称转为变塑或性零断塑裂性转转变变
温度
0 高阶能
冲击功 结晶区面积(%)
以低阶能和高阶能
平均值对应的温度作
为Tk——FTE。
❖以结晶区面积占断口 面积50％的温度作为 Tk——FATT50。但此方 法人为因素较大。
低阶能
NDT FTE
100 FTP 50％FATT
图3-7 系列温度冲击试验曲线
2021年10月24日 第三章 冲击载荷下材料的力学性能 星期日
2021年10月24日 第三章 冲击载荷下材料的力学性能 星期日 bcc金属具有低温脆性的原因： 1.bcc金属的p-n 比fcc金属高很多，并且在影响屈服强 度的因素中占有较大比例。而p-n 属短程力，对温度 十分敏感，因此bcc金属具有强烈的温度效应。 2.bcc金属具有迟屈服现象，即对材料施加一大于屈 服强度的高速载荷时，材料需要经过一段孕育期（也 称为迟屈服时间）才开始塑性变形，而在孕育期内只 发生弹性变形。由于没有塑性变形消耗能量，有利于 裂纹扩展，易产生脆性破坏。
NDT
冲击功 结晶区面积(%)
0 高阶能
FTP
100
温度FNTDPT(F(Nraicl tDuruectility
图3-7 系列温度冲击试验曲线
TreamnpsietriaotnurPel)astic)。
2021年10月24日 第三章 冲击载荷下材料的力学性能 星期日
论述冲击荷载的原理及作用
论述冲击荷载的原理及作用冲击荷载是指在极短时间内对结构物施加非常大的力，称为冲击力，其作用是引起结构物内部的应力和变形发生剧烈变化。
冲击荷载较大时，可能导致结构物产生破坏、失稳和破坏性变形，甚至造成结构的倒塌。
冲击荷载通常会发生在以下几种情况下：1. 突发事件：如地震、爆炸、风暴等自然灾害和事故等，都可能对结构物施加冲击荷载。
2. 运载工具作用：如汽车、火车、船舶等运载工具经过桥梁、道路、码头等结构物时所产生的冲击荷载。
3. 高速移动载荷：如飞机超音速飞行、高速列车行驶等情况下，产生的冲击荷载。
4. 机械冲击：如起重机吊起和放下重物、锤击、冲击锤等机械设备对结构物的冲击。
冲击荷载的原理主要包括动力学原理和能量原理。
动力学原理是指在冲击作用下，结构物的运动学和动力学方程发生变化。
根据牛顿第二定律的运动学公式F=ma，其中F表示冲击力，m表示质量，a表示加速度，可知冲击力与对象的质量和加速度有关。
当冲击作用的时间很短，加速度很大时，产生的冲击力会非常大。
冲击力引起的加速度变化使得结构物产生动力响应，从而导致结构物内部的应力和变形产生变化。
能量原理是指冲击荷载对结构物部分或整体的能量转移和耗散所引起的应力和变形。
冲击事件过程中，冲击荷载的能量会通过结构物的各个部分以不同的方式传递和耗散，从而导致结构物发生应力和变形。
能量的转移和耗散，通常会引起结构物的振动、变形、屈曲和破坏等响应。
冲击荷载对结构物的作用可以分为以下几个方面：1. 结构物的破坏和失稳：冲击荷载的作用下，结构物内部产生的应力和变形会超过结构物的承载能力，导致结构物的破坏和失稳。
这种破坏可以是局部的，如柱子断裂、梁的断裂等；也可以是整体的，如房屋的倒塌等。
2. 结构物的变形和塑性：冲击荷载引起的应力变化可能使结构物发生弹性变形，如梁的弯曲、柱子的弯曲等，也可能导致结构物发生塑性变形，如结构物的屈曲、扭曲等。
这种变形和塑性会影响结构物的性能和使用寿命。
工程力学中的冲击载荷和冲击响应分析
工程力学中的冲击载荷和冲击响应分析工程力学是研究物体受到力作用下的运动以及其力学性能的一门学科。
而工程中常常会遇到冲击载荷，即瞬间作用在物体上的高强度力量。
冲击载荷的作用会引起物体的冲击响应，即物体对冲击力的反应。
本文将探讨工程力学中的冲击载荷和冲击响应分析。
一、冲击载荷的性质及形式分析冲击载荷是指瞬间作用在物体上的高强度力量。
其特点是作用时间极短，强度巨大，瞬间发生。
冲击载荷可以分为两种形式，即冲击力和冲击动量。
冲击力是指物体在瞬间受到的力的大小和方向。
冲击力的大小与载荷作用时间的乘积成正比，即F = ma，其中F为冲击力，m为物体质量，a为加速度。
冲击力的方向取决于冲击载荷作用的方向。
冲击动量是指载荷施加在物体上后，物体获得的冲击力实施的冲量。
冲击动量的大小与冲击力的大小成正比，与载荷作用时间成反比。
冲击动量的计算公式为J = F * Δt，其中J为冲击动量，F为冲击力，Δt为作用时间。
二、冲击响应分析的基本原理冲击响应分析是指对物体在受到冲击载荷作用后的变形和应力响应进行分析和计算。
冲击响应分析需要基于动力学原理和弹性力学原理。
1. 动力学原理动力学原理使用牛顿第二定律和动量定理来描述物体在受到冲击载荷时的加速度和速度变化。
冲击响应分析需要根据载荷的形式和物体的特性来确定动力学方程，进而求解物体的加速度和速度响应。
2. 弹性力学原理弹性力学原理用于分析物体在受到冲击载荷时的应力和变形。
通过应力 - 应变关系，可以计算出物体在冲击作用下的应变响应，并进一步推导出物体的变形情况。
三、冲击载荷和冲击响应的实际应用冲击载荷和冲击响应分析在工程实践中有广泛的应用。
以下是一些实际应用的例子：1. 车辆冲击分析在汽车工程领域，冲击载荷和冲击响应分析用于研究车辆在碰撞和撞击情况下的安全性能。
通过模拟冲击载荷和冲击响应，可以评估车身结构的刚度和抗冲击能力，进而指导汽车设计和碰撞安全标准的改进。
2. 结构冲击分析在建筑和桥梁工程中，冲击载荷和冲击响应分析用于研究结构在地震、爆炸等自然灾害和意外情况下的稳定性和耐久性。
材料力学11动载荷_2冲击载荷
st
P
[例5] 如图，在转轴 AB 的B 端有一个质量很大的飞轮，在 A 端有 制动装置。若在飞轮转速 n = 100 r/min 时突然在 A 端急刹车，瞬 间停止转动，试求轴内的最大切应力。 已知轴的长度 l = 1 m，直 径 d = 100 mm ，切变模量 G = 80 GPa，飞轮对轴的转动惯量 J = 500 kg·m2 ，轴的质量可以忽略不计。
1.8 MPa
梁内的动荷最大弯曲正应力
d max Kd st max 71.7 1.8 MPa = 129.1 MPa
[例4] 如图，钢丝绳的下端悬挂一重为 P 的重物，以速度 v 匀速下 降，当钢丝绳长度为 l 时，滑轮突然被卡住，试求钢丝绳内的动荷 应力。已知钢丝绳的横截面面积为 A，弹性模量为 E，滑轮与钢丝 绳的质量均忽略不计 。
2）重物落在弹簧上 此时的静荷位移
st
Pl EA
ห้องสมุดไป่ตู้
P k
7.074 106
m + 500106
m
=
507.074 106
m
2）重物落在弹簧上
静荷位移
st 507.074106 m
动荷因数
2h
Kd 1
1 15.08
st
杆内的动荷应力
d Kdst 15.08 0.7074 MPa = 10.7 MPa
4
P
hP
l
d
4）计算动荷应力
d Kdst 126.2 0.0424 MPa = 5.35 MPa
◆ 此时的动荷应力是静荷应力的126.2倍，可见，冲击载荷是 非常大的。
[例2] 钢制圆截面杆如图，其上端固定，下端固连一无重刚性托盘 以承接落下的环形重物。已知杆的长度 l = 2 m ，直径 d = 30 mm ， 弹性模量 E = 200 GPa。若环形重物的重力 P = 500 N，自相对高度 h = 50 mm 处自由落下，使杆受到冲击。试求在下列两种情况下， 杆内的动荷应力：（1）重物直接落在刚性托盘上；（2）托盘上放 一刚度系数量 k = 1 MN/m的弹簧，环形重物落在弹簧上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
冲击载荷
指加载速度很快而作用时间很短的突发性载荷。
我们把材料在无数次交变载荷作用下而不破坏的最大应力值称为疲劳强度。
我们把经受107周次或更多周次而不破坏的最大应力定为疲劳强度。
晶体：指原子具有规则排列的物质，而非晶体其内部原子不具有规则排列。
晶格：金属原子在空间排列就可以用一抽象化的模型－空间格子表示。
这种空间格子称为晶格。
金属中常见的晶格类型
一、体心立方晶格
二、面心立方晶格
三、密排六方晶格
合金：是由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素熔合在一起。
形成具有金属特性的物质。
组元：组成合金的独立的、最基本的单元，简称元。
合金的组元通常是纯元素，但也可以是在所研究的范围内既不分解也不发生任何反应的稳定化合物。
相：合金中凡是结构、成分和性能相同并且与其他部分有界面分开的均匀组成部分。
所谓组织，是指用肉眼或借助显微镜观察到的具有某种形态特征的合金组成物。
实质上它是一种或多种相按一定的方式相互结合所构成的整体的总称。
它直接决定合金的性能。
根据合金中组元之间的相互作用不同，合金中相的机构可以分为固溶体和金属化合物
固溶体：合金在由液态结晶为固态时，组元间会互相溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他新组元的新相，这新相就称为固溶体。
按排列形式不同
一、置换固溶体：溶质原子占据了部分溶剂晶格的结点位置而形成的固溶体。
二、间隙固溶体：溶质原子分布在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体。
固溶强化：由于溶质原子溶入溶剂晶格后引起晶格畸变。
使其塑性变形的抗力增大，因而使得合金的强度、硬度升高的现象。