如何计算冲击应力？

在很短的时间内以很大的速度作用在构件上的载荷，称为冲击载荷。构件受冲击载荷作用而产生的应力叫冲击应力。它比静载荷产生的应力大得多。因此对于锻造、冲压、凿岩等利用冲击力进行工作的构件，在设计时应考虑冲击力，以保证构件的正常工作。

在冲击过程中，应力与应变的计算相当复杂，一般按机械能守恒定律作如下简化计算：

1）当冲击物的质量比被冲击物质量大5～10倍以上时，被冲击物的质量可略去不计。

2）冲击物的变形略去不计，视为刚体，被冲击物的局部塑性变形也不计，视为刚体。

3）冲击物在冲击时的弹性回跳量略去不计，冲击应力波引起的能量损耗不计，并假设被冲击物内各点的冲击应力同时达到最大值。

以受纵向冲击的构件为例（图2-10），根据以上的简化，由机械能守恒定律可得冲击变形δ_d及冲击应力σ_d为：

式中 δ_s，σ_s——分别为静变形、静应力；

K_d——冲击时的动荷系数。

冲击动荷系数的计算公式如下：

1）已知冲击物冲击前的高度H：

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图2-10

2）已知冲击物以速度v作用于被冲击物上：

3）已知冲击物的动能T₀：

式中 U_s——被冲击物在静载荷作用下的变形能。

当H=0或v=0时，即载荷突然加于构件上，称为突加载荷，此时K_d=2。

当时，可近似取，误差<5%。

当时，可近似取误差<10%。

对复杂零件各部位应力应变进行计算用一般方法是很困难的，有限元法是解决此问题的一种有效的方法，有限元法是一种近似的数值解法，它建立在弹性（或弹塑性）力学和矩阵运算方法基础之上，还可利用电子计算机来进行具体计算工作，故可大大节省时间。