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15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设吊车以匀加速度a吊起一根匀质等直杆，如图14-1(a)所示。

杆件长度为l，横截面面积为A，杆件单位体积的重量为 ，现在来分析杆内的应力。

起重载荷分类与载荷组合范文起重载荷是指起重机从地面或其他底部结构向上传递的力量。

对于起重机来说，正确分类和组合载荷至关重要，这有助于确保起重机的安全性和可靠性。

本文将讨论起重载荷的分类和载荷组合，以及其在工程设计中的应用。

一、起重载荷的分类起重载荷可以根据其性质和来源进行分类。

下面是起重载荷的常见分类：1. 静载荷：这是指在没有运动或振动的情况下对起重机产生的力，如起重物的重力。

静载荷通常可以通过简单的计算得出。

2. 动载荷：这是指起重机在起重过程中产生的力。

动载荷可能是由于起重物的运动、风荷载或其他外部因素引起的。

动载荷通常比静载荷更复杂，需要进行详细的分析和计算。

3. 额外载荷：这是指起重过程中额外施加在起重机上的力量，例如起重机的自重和制动力。

额外载荷是在设计起重机时必须考虑的重要因素。

4. 不确定载荷：这是指起重过程中难以准确确定的力量，例如载荷的摩擦力、地面的反力等。

不确定载荷通常需要进行估计和经验判断，以保证起重机的安全性。

二、载荷组合的原则在进行起重机的设计和计算时，需要将不同类型的载荷组合在一起进行考虑。

以下是一些常见的载荷组合原则：1. 最不利组合：在设计起重机时，应选择使得各个载荷同时达到最大值的组合。

这样可以确保起重机在最不利的工况下也能满足安全性和可靠性要求。

2. 加法原则：对于不同类型的载荷，可以采用简单的加法原则进行叠加。

即将每个载荷的作用效果分别计算，然后将它们相加得到总载荷。

3. 系统功率特性：在考虑载荷组合时，还需要考虑起重机的系统功率特性，如速度、加速度等。

这些特性将直接影响起重机的响应和性能。

4. 合理安全系数：为了确保起重机的安全性，应在载荷计算时引入适当的安全系数。

安全系数的大小取决于具体的工程要求和风险评估。

三、载荷组合的应用正确的载荷组合对于起重机的设计和计算非常重要。

以下是一些常见的载荷组合的应用：1. 静载荷组合：静载荷组合用于计算起重机在负载静止的情况下的最大受力。

第12章 动载荷§12-1 动载荷的概念及其分类1．动载荷的概念前面各章讨论的都是构件在静载荷作用下的应力、应变及位移计算。

静载荷是指构件上的载荷从零开始平稳地增加到最终值。

因加载缓慢，加载过程中构件上各点的加速度很小，可认为构件始终处于平衡状态，加速度影响可略去不计。

动载荷是指随时间作明显变化的载荷，即具有较大加载速率的载荷。

一般可用构件中材料质点的应力速率（ dt d σσ=•）来表示载荷施加于构件的速度。

实验表明，只要应力在比例极限之内，应变与应力关系仍服从胡克定律，因而，通常也用应变速率（ dt d εε=•）来表示载荷随时间变化的速度。

一般认为标准静荷的 ，随着动载荷 的增加，它对材料力学性能的影响越趋明显。

对金属材料，静荷范围约在 ，如果 ，即认为是动载荷。

min /)~.(3010=•ε•ε/2−s ~41010−•=εs /210−•≥ε2．加速运动构件中的动应力分析三类动载荷问题：根据加载的速度与性质，有三类动荷问题。

（1）一般加速度运动（包括线加速与角加速）构件问题，此时还不会引起材料力学性能的改变，该类问题的处理方法是动静法。

•ε（2） 冲击问题，构件受剧烈变化的冲击载荷作用。

大约在 ，它将引起材料力学性能的很大变化，由于问题的复杂性，工程上采用能量法进行简化分析计算。

•εs /~101（3）振动与疲劳问题，构件内各材料质点的应力作用周期性变化。

由于构件的疲劳问题涉及材料力学性能的改变和工程上的重要性，一般振动问题不作重点介绍，而将专章介绍疲劳问题。

§12-2 构件作等加速运动时的应力计算1．动应力分析中的动静法度为 a 的质点，惯性力为其质量 m 与 a 的乘积，方向与a 相反。

达朗贝尔原理指出，对作加速度运动的质点系，如假想地在每一质点上加上惯性力，则质点系上的原力系与惯性力系组成平衡力系。

这样，可把动力学问题在形式上作为静力学问题处理，这就是动静法。

一、静载荷与动载荷：
载荷不随时间变化（或变化极其平稳缓慢）且使构件各部件加速度保持为零（或可忽略不计），此类载荷为静载荷。

载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯
性力），此类载荷为动载荷。

二、动响应：
构件在动载荷作用下产生的各种响应（如应力、应变、位移等），称为动响应。

实验表明：在静载荷下服从虎克定律的材料，只要应力不超
过比例极限,在动载荷下虎克定律仍成立且E
静=E
动。

§1 概述
§2 构件有加速度时动应力计算
计算采用动静法
在构件运动的某一时刻，将分布惯性力加在构件上，使原来作用在构件上的外力和惯性力假想地组成平衡力系，然后按静荷作用下的问题来处理。

q d
q d
§3 构件受冲击时动应力计算
冲击物在冲击过程中将其机械能转化为被冲击结构应变能U
.
εd
将上式两边乘以E /l 后得
st
d d σσK =(1)
当h →0时，相当于P 骤加在杆件上，这时
2
d =K
mg
冲击前后能量守恒
1
FΔ
=。

一、动荷载与静荷载的区别1、概念（1)、动荷载:荷载在在作用过程中随时间快速变化其本身不稳定(包括大小、方向等）在荷载的作用下，结构内各个质点具有不可忽视的加速度，在动荷载作用下,若结构的动应力不超过比列极限，胡克定律任然适用。

（2）、静荷载：作用在结构上的荷载是从零开始缓慢增加，在加载过程中，结构内各质点的加速度很小,可以忽略不计，应力不超过比列极限，胡克定律任然适用.2、两者的主要区别(1）、受载体内部各质点的加速度方面：静荷载：受载体内各质点加速度非常小可以忽略，那么可以理解为此加速度的大小几乎为零，而方向是几乎保持不变的。

动荷载:使受载体内各个质点具有不可忽视的加速度。

（2）、荷载自身的加速度方面：静荷载：随时间的变化，其自身加速度大小几乎为零，方向几乎不变。

例如：恒载（如自重)和加载变化缓慢以至可以略去惯性力作用的准静载（如锅炉压力)。

动荷载:随时间的变化，其自身的加速度不可忽略，此加速度的变化可以表现在如下三个方面：①加速度大小变化,方向不变，即荷载的大小变化，方向不变；②加速度大小不变，方向变化，即荷载的大小不变，方向变化；③加速度大小变化，方向也变化，即荷载大小方向都在变化。

例如：短时间快速作用的冲击载荷(如空气锤）、随时间作周期性变化的周期载荷（如空气压缩机曲轴)和非周期变化的随机载荷如汽车发动机曲轴）。

（3）、从应力—应变的性质分析：静荷载：在比例极限内，应力等于应变乘以弹性模量。

动荷载：在比例极限内，应力等于应变乘以弹性模量再乘以动力系数（动力系数有动静法可求得）。

二、动荷载的分类1、据照动荷载的作用特点可分为三类荷载：（1）、单一的、大脉冲的动荷载，如爆破、爆炸所产生的荷载,其特点为只有一个脉冲作用且作用持续时间很短，振幅在短时间内衰减为零；（2）、多次重复的微幅振动的动荷载（也可称为疲劳荷载），如列车荷载的振动作用。

其特点为以一定振幅和周期往复循环的特点；（3）、有限次数的、无规律的振动的动荷载，如地震引起的振动作用。

动载荷第一节构件匀加速度运动时的动应力第二节冲击载荷第三节交变应力与材料的持久极第一节构件匀加速度运动时的动应力一、基本概念动载荷：作用在构件上的载荷随时间有显著的变化，或在载荷作用下，构件上各点产生显著的加速度，这种载荷成为动载荷。

动应力：构件中动载荷产生的应力，称为动应力。

二、构件作匀加速度直线运动时的应力计算吊车以匀加速度a提升重物。

设重物的重量为G，钢绳的横截面面积为A，重量不计。

求钢绳中的应力。

用截面法将钢绳沿n-n面截开，取下半部分作为研究对象。

加上惯性力Pd ，即列平衡方程得钢绳横截面上的应力为式中令则其中K称为动荷系数。

d构件在动载荷作用下的强度条件为三、构件作匀速转动时的应力计算1、求加速度圆环以匀角速度转动时，圆环上各点只有法向加速度an 。

若环的平均直径D远大于环壁的厚度t，则可近似认为环上各点的an相同，且都等于2、求惯性力因圆环单位长度的质量为，所以，圆环单位长度（圆环平均直径上的单位圆弧长）上的惯性力为相反，沿圆环均匀分布。

方向与an3、求内力和应力为圆环横截面上的内力。

根据动静法原理，列平衡方程得圆环横截面上的应力为圆环的强度条件为第二节冲击载荷另一种动载荷是冲击问题，如重锤打桩、用铆钉枪铆接、紧急制动等，在两物体接触的瞬间，速度发生急剧变化，这种现象称为冲击或碰撞。

应用能量法进行近似计算，首先作如下假设：1、冲击物体为刚性体且不反弹；2、不计被冲击物体的质量；3、不计冲击过程中的声、光、热等能量损耗；4、冲击过程中，被冲击物体的变形为线性变形过程。

一、铅锤冲击分析如右图所示的铅垂冲击过程的能量转换，T表示动能、V表示势能、U表示变形能。

冲击前：系统（冲击物与被冲击物）的动能为势能为（设冲击物与被冲击物刚接触时的点为零势点）弹性变形能为冲击后，冲击物下落最低点，被冲击物的变形和应力均达到最大的那一刻，有系统的动能为势能为变形能为冲击前后能量守恒，且所以有上式为铅垂冲击的动荷系数。

起重载荷分类与载荷组合范文起重载荷分类与载荷组合是起重机设计中的重要内容之一，它涉及到起重机的安全性能和工作能力。

本文将分为两个部分来阐述起重载荷分类与载荷组合的相关知识，首先介绍起重载荷的分类，然后详细讨论各种载荷组合的计算方法和范例。

一、起重载荷分类起重载荷一般可以分为静载荷和动载荷两大类。

1. 静载荷静载荷是指在起重机工作过程中，主要由起重物的重量所引起的荷载。

根据起重物的特点和形式，静载荷还可以分为以下几类：（1）单重吊装静载荷：指起重机吊装单个物体的重量，通常用于吊装单个重物的场景，如吊装工字钢等。

（2）多重吊装静载荷：指起重机吊装多个物体的总重量，通常用于吊装多个重物的场景，如吊装混凝土梁等。

（3）悬臂静载荷：指起重机悬臂吊装物体时产生的荷载，通常用于吊装长物体的场景，如吊装管道等。

（4）变载荷：指起重机在吊装过程中，由于起重物的变动而引起的荷载变化，如吊装物体的摆动、倾斜等。

2. 动载荷动载荷是指在起重机工作过程中，由于工作环境、工作方式等因素所引起的荷载。

根据起重机的工作环境和工作方式，动载荷还可以分为以下几类：（1）风载荷：指起重机在工作中所受到的风力引起的荷载，通常用于室外起重机的设计。

（2）水平荷载：指起重机在工作中所受到的水平力引起的荷载，通常用于岸桥等移动式起重机的设计。

（3）摩擦力：指起重机在行走过程中所受到的轮轨摩擦力引起的荷载，通常用于轨道式起重机的设计。

（4）冲击荷载：指起重机在运行过程中由于突然停车、起重瞬间变化等因素产生的冲击引起的荷载。

二、载荷组合计算方法和范例载荷组合是指将不同类型的载荷按照一定的规则组合起来，计算出起重机在不同载荷组合下的工作能力。

下面将介绍常见的载荷组合计算方法和范例。

1. 叠加法叠加法是指将不同类型的载荷按照线性叠加的原则组合起来，计算出起重机在各种载荷组合下的最不利工况。

具体计算方法如下：最不利工况下的荷载 = 静载荷 + 动载荷例如，某起重机在吊装一重量为10吨的物体时，同时受到10kN的风载荷作用，根据叠加法可以计算出最不利工况下的荷载为：最不利工况下的荷载 = 10吨 + 10kN = 10吨 + 10kN2. 同步法同步法是指将不同类型的载荷按照计时同步的原则组合起来，计算出起重机在各种载荷组合下的不同工作能力。

一、动荷载与静荷载的区别1、概念（1）、动荷载：荷载在在作用过程中随时间快速变化其本身不稳定（包括大小、方向等）在荷载的作用下，结构内各个质点具有不可忽视的加速度，在动荷载作用下，若结构的动应力不超过比列极限，胡克定律任然适用。

（2）、静荷载：作用在结构上的荷载是从零开始缓慢增加，在加载过程中，结构内各质点的加速度很小，可以忽略不计，应力不超过比列极限，胡克定律任然适用。

2、两者的主要区别（1）、受载体内部各质点的加速度方面：静荷载：受载体内各质点加速度非常小可以忽略，那么可以理解为此加速度的大小几乎为零，而方向是几乎保持不变的。

动荷载：使受载体内各个质点具有不可忽视的加速度。

（2）、荷载自身的加速度方面：静荷载：随时间的变化，其自身加速度大小几乎为零，方向几乎不变。

例如：恒载(如自重)和加载变化缓慢以至可以略去惯性力作用的准静载(如锅炉压力)。

动荷载：随时间的变化，其自身的加速度不可忽略，此加速度的变化可以表现在如下三个方面：①加速度大小变化，方向不变，即荷载的大小变化，方向不变；②加速度大小不变，方向变化，即荷载的大小不变，方向变化；③加速度大小变化，方向也变化，即荷载大小方向都在变化。

例如：短时间快速作用的冲击载荷(如空气锤)、随时间作周期性变化的周期载荷(如空气压缩机曲轴)和非周期变化的随机载荷如汽车发动机曲轴)。

（3）、从应力—应变的性质分析：静荷载：在比例极限内，应力等于应变乘以弹性模量。

动荷载：在比例极限内，应力等于应变乘以弹性模量再乘以动力系数（动力系数有动静法可求得）。

二、动荷载的分类1、据照动荷载的作用特点可分为三类荷载：（1）、单一的、大脉冲的动荷载，如爆破、爆炸所产生的荷载，其特点为只有一个脉冲作用且作用持续时间很短，振幅在短时间内衰减为零；（2）、多次重复的微幅振动的动荷载（也可称为疲劳荷载），如列车荷载的振动作用。

其特点为以一定振幅和周期往复循环的特点；（3）、有限次数的、无规律的振动的动荷载，如地震引起的振动作用。

吊装动载荷系数范围1. 引言吊装是指使用起重设备将物体从一个位置移动到另一个位置的过程。

在吊装过程中，需要考虑到物体的重量以及其他动力因素对起重设备和吊装工具的影响。

为了确保吊装过程的安全性和有效性，需要使用动载荷系数来确定所需的吊装能力。

本文将介绍吊装动载荷系数范围的相关概念、计算方法以及实际应用。

2. 动载荷系数定义动载荷系数是指在给定条件下，对于特定类型的起重设备和吊装工具，在进行吊装操作时所需的额外负荷比例。

这些负荷包括但不限于：摆动、冲击、侧向力等。

根据国际标准ISO 4306-1，吊装设备通常有三个不同类型的动载荷系数：A1、A2和A3。

其中，A1适用于正常操作情况下，A2适用于高频次或非正常操作情况下，而A3适用于特殊工况或危险环境下。

3. 动载荷系数计算方法根据ISO标准和实际经验，动载荷系数的计算方法如下：3.1 动载荷系数A1动载荷系数A1适用于正常操作情况下的吊装。

计算方法如下：A1 = (F + G) / W其中，F表示物体的冲击力，G表示物体的摆动力，W表示物体的重量。

3.2 动载荷系数A2动载荷系数A2适用于高频次或非正常操作情况下的吊装。

计算方法如下：A2 = (F + G + H) / W其中，H表示侧向力。

3.3 动载荷系数A3动载荷系数A3适用于特殊工况或危险环境下的吊装。

计算方法如下：A3 = (F + G + H + I) / W其中，I表示其他特殊负荷。

4. 动载荷系数范围根据ISO标准和实际应用经验，不同类型的起重设备和吊装工具有不同的动载荷系数范围。

以下是一些常见起重设备和吊装工具的动载荷系数范围示例：•起重机：A1范围为0.8-1.2，A2范围为1.2-1.5，A3范围为1.5-2.0。

•吊车：A1范围为0.8-1.2，A2范围为1.2-1.5，A3范围为1.5-2.0。

•吊索：A1范围为0.6-0.8，A2范围为0.8-1.2，A3范围为1.2-1.5。

材料力学动载荷范文材料力学是研究物质在受力下变形和断裂的科学，动载荷是指所施加在物体上的变化的力，包括动态载荷、瞬变载荷和疲劳载荷等。

本文将重点讨论材料力学动载荷的相关知识。

材料力学动载荷主要包括冲击载荷、振动载荷和疲劳载荷。

冲击载荷是指物体在一瞬间所受到的非常大的力，其作用时间很短。

振动载荷是指物体在一定时间内重复作用的力，其作用时间相对较长。

疲劳载荷是指物体在重复作用下逐渐累积的力，导致材料疲劳失效。

冲击载荷是材料力学中研究的重要内容之一、冲击载荷是一种非常短暂的载荷作用，其载荷幅值很大，而载荷作用时间相对较短。

受到冲击载荷作用的材料容易发生塑性变形或破坏。

在冲击载荷下，材料的变形和破坏通常与其断裂韧性密切相关。

冲击载荷的作用时间短暂，会导致快速的应变速率，进而引发材料的高速塑性变形和损伤。

材料的断裂韧性则决定了其在冲击载荷下的抗裂性能。

振动载荷是指物体在一定时间内重复作用的载荷。

振动载荷是材料力学中的重要分支之一、振动载荷对材料的影响主要体现在疲劳寿命、共振和谐振等方面。

在振动载荷作用下，材料会发生疲劳损伤，最终导致疲劳失效。

材料的疲劳寿命取决于应力幅值、平均应力水平和载荷频率等因素。

共振是指物体在受到与其固有频率相同的振动载荷作用时，会发生剧烈的振动现象。

共振往往会导致物体产生过大的振幅，并可能引发断裂和破坏。

谐振是指物体在受到周期性载荷作用下，其振动与载荷的周期保持一致。

谐振现象也可能导致材料的破坏。

疲劳载荷是指物体在受到重复作用下逐渐累积的载荷。

疲劳载荷是材料力学中研究的重要内容之一、在疲劳载荷下，材料会逐渐累积损伤，导致材料的疲劳失效。

疲劳失效表现为材料在较小的应力幅值下发生裂纹并扩展，最终导致断裂。

材料的疲劳性能受到应力幅值、平均应力水平、载荷频率和应力比等因素的影响。

总的来说，材料力学动载荷的研究对于材料的设计和使用具有重要的意义。

不同的载荷类型会引发不同的材料行为和破坏机制。

动荷载的分类
动荷载是指在结构设计过程中，对结构施加的各种载荷的总和，除了静荷载外，还包括动荷载。

动荷载的分类主要有以下几种：
1. 自重荷载：结构自身的重力产生的载荷，如屋面、地面、墙体等。

2. 风荷载：风的作用力产生的载荷，包括静风载荷和动风载荷。

3. 地震荷载：地震产生的水平和垂直向的地震力，是一种瞬时的动荷载。

4. 温度荷载：由于温度变化引起的结构收缩、膨胀，产生的载荷。

5. 水荷载：建筑物所在区域的水压力，包括水面上水流、水平作用力等。

6. 人员活动荷载：如人员自身重量、行走、跳跃等活动所产生的载荷。

7. 道路荷载：车辆通过道路时的荷载，包括轮压、车辆重量等。

结构设计应根据实际情况考虑不同类型的动荷载，进行合理的设计与计算，以确保结构的安全性和稳定性。

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