衝擊強度
金屬材料﹑機械零件和構(gòu)件抗衝擊破壞的能力。在很短時間內(nèi)以較高速度作用於零件上的載荷﹐稱衝擊載荷。由衝擊載荷作用而產(chǎn)生的應(yīng)力稱衝擊應(yīng)力。由於衝擊時間極短﹐加上物體接觸變形等因素影響﹐衝擊強度計算不易準(zhǔn)確。
         常規(guī)衝擊計算 衝擊載荷在零件中產(chǎn)生的衝擊應(yīng)力除與零件的形狀﹑體積和局部彈塑性變形等有關(guān)外﹐還同與其相連接的物體有關(guān)。如與零件相連接的物體是絕對剛體﹐則衝擊能全部為該零件所承受﹔如與零件相連接的物體剛度為某一值﹐則衝擊能為整個體系所承擔(dān)﹐該零件只承受衝擊能的一部分。此外﹐衝擊應(yīng)力的大小﹐還取決於衝擊能量的大小。因此﹐衝擊載荷作用下的強度計算﹐比靜載荷作用下的強度計算復(fù)雜得多。在設(shè)計承受衝擊載荷的零件時﹐須引入一個動載係數(shù)(見載荷係數(shù))后按靜強度設(shè)計。動載係數(shù)也可用振動理論中求響應(yīng)的方法確定。
         研究零件衝擊強度時﹐要考慮材料在衝擊載荷下機械性能的改變和對零件衝擊效應(yīng)的大小。對於結(jié)構(gòu)鋼來說﹐當(dāng)應(yīng)變速率在10-6～10-21/秒時﹐鋼的機械性能無明顯變化。但在更高的應(yīng)變速率下﹐結(jié)構(gòu)鋼的強度極限和屈服極限隨衝擊速度的增大而提高。且屈服極限比強度極限提高得更快。因此把衝擊載荷當(dāng)作靜載荷來處理對於一般結(jié)構(gòu)鋼來說是偏於安全的。另一方面﹐衝擊載荷對材料缺口的敏感性比靜載荷對材料缺口的敏感性大。這時把衝擊載荷當(dāng)作靜載荷來處理﹐就必須提高安全係數(shù)。
         衝擊波 零件受衝擊時﹐其衝擊應(yīng)力和應(yīng)變不可能立即傳至整個零件﹐而是以應(yīng)力波或應(yīng)變波的形式傳播。根據(jù)零件和加載條件的不同﹐應(yīng)力波表現(xiàn)為平面形﹑圓筒形﹑球形等﹐并有縱波(正應(yīng)力波)和橫波(切應(yīng)力波)的成分。應(yīng)力波(入射波)在零件中傳播時﹐遇到自由表面會引起反射﹐產(chǎn)生反射波?？v波若為垂直於表面的壓縮波﹐反射波則為拉伸波。兩個以上的應(yīng)力波相遇﹐將產(chǎn)生復(fù)雜的干涉現(xiàn)象。根據(jù)入射波和反射波的迭加原理﹐計算出某一瞬間某一截面的峰值應(yīng)力。當(dāng)峰值應(yīng)力超過材料的強度極限﹐零件就產(chǎn)生衝擊破壞。根據(jù)應(yīng)力波傳播原理計算衝擊強度﹐僅限於形狀簡單的零件。對於形狀復(fù)雜的零件或受衝擊載荷的整機﹐可用實驗方法來確定衝擊強度。
         小能量多次衝擊 實際工作中的機械零件和構(gòu)件﹐多數(shù)是承受衝擊能量較小﹐衝擊次數(shù)較多的小能量多次衝擊載荷。它們的破壞是多次衝擊損傷積累導(dǎo)致裂紋的形成和擴展的結(jié)果。材料一次衝擊的破壞抗力﹐主要由衝擊韌性來決定﹔但衝擊次數(shù)較多的抗力﹐主要由材料的疲勞強度來確定。在這兩者之間﹐當(dāng)達到破壞的衝擊次數(shù)增加時﹐衝擊韌性的影響減小而疲勞強度的影響增加。根據(jù)對鋼試樣進行多次衝擊的試驗結(jié)果可得出結(jié)論﹕沖沖韌性影響范圍在100～1000次以下。