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27.5 : 冲击载荷

当移动的物体与固定的结构(例如一端固定的、具有均匀横截面积的杆)发生碰撞时,便会产生冲击载荷。在这种情况下,杆会吸收来自撞击物体的动能,从而导致其发生变形和随后的应力发展。当杆返回到其原始位置并达到最大应力时,所吸收的能量(最初表现为动能)会完全转化为应变能。

在发生弹性形变的情况下,材料会恢复到其初始形状而不会造成永久损坏,在最大变形点所积累的应变能相当于物体在运动中所产生的动能。这种等效关系假定了没有能量会由于热量或反弹的原因而造成损失,这在实际环境并不常见。从这一关系中能够得知,可以根据撞击物体的速度和质量以及杆的弹性模量来得出杆所承受的最大应力。

Equation 1

在这种分析中所做的假设能够导致在工程设计中将会采用保守方法,以此来确保结构能够承受额外的力。这种方法通常会导致设计过度,需要将安全因素纳入到考虑能量损失和理论模型中未涵盖的其他动态因素。

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Impact LoadingKinetic EnergyStationary StructureElastic DeformationStrain EnergyMaximum StressModulus Of ElasticityEngineering DesignSafety FactorsEnergy Losses

来自章节 27:

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