1-绪论2018.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,1,现代机械强度理论及应用,现代设计与分析技术研究所,何雪浤,2,掌握三大问题,为什么要学习本课程？即了解强度研究的重要地位。,常规与现代机械强度理论的区别和联系。,研究生的学习目的、学习方式。,3,1 绪 论,1.1 学习机械强度的目的和意义,1.2 机械强度研究的内容,1.3 常规机械强度理论,1.4 现代机械强度理论,1.5 本课程的任务与要求,参考文献,复习思考题,4,1.,1 学习,机械强度的目的和意义,机械设计与机械强度,功,能,环境,重量,经济性,安全性,质量,材料,结构,强度,1.1 学习机械强度的目的和意义,材料力学,有限元分析,优化设计,可靠性设计,5,强度,6,1.1 学习机械强度的目的和意义,什么是强度？,材料、机械零件或构件抵抗外力而不发生,失效,的能力。,是机械的最基本的要求,机械强度学是机械工程中一门重要的应用基础学科,。,它,以材料学、机械学和力学为基础，,与光学、电学、磁学、声学等现代测试手段与计算机技术、信息处理及图像处理,等高新技术相结合，是高度综合的工程技术学科,。,7,失效：产品不能完成预定功能,承载,变形,振动,摩擦,腐蚀,强度：抵抗失效的能力,强度与失效（广义与狭义）,1940年美国西海岸华盛顿州世界第三的,Tacoma,大桥，中央跨距853,m，,悬索桥结构，建成四个月在19,ms,-1,的小风下塌毁。9,1.2 机械强度研究的内容,材料强度,结构强度,指机械零件和构件的强度。涉及到,力学模型的简化,、应力分析方法、材料强度、强度准则、寿命估算以及安全系数等问题。,在,不同的影响因素,下，材料的各种力学性能指标。,根据,材料性质,、,载荷性质,和,环境条件,等的不同，可以做不同的分类。,10,影响材料强度的因素,材料的化学成分；,加工工艺；,热处理；,应力状态；,载荷性质；,加载速率；,温度和介质等。,11,按材料性质分类,脆性材料强度,：研究脆性材料的强度问题；,塑性材料强度,：塑性材料的强度问题；,带裂纹材料强度,：,研究含裂纹体材料的强度问题,。,12,按载荷性质分类,静强度,：,材料在静,载荷下的强度；,冲击强度,：材料在冲击载荷下的强度，是金属材料抵抗冲击破坏的能力；,疲劳强度,：材料在循环载荷作用下的强度,。,13,按环境条件分类,高温强度；,低温强度；,腐蚀强度等。,14,力学模型的简化,在进行结构强度计算时，需要根据零件和构件的不同形状，将其简化为,杆,、,杆系,、,板,、,壳,、,块,和,无限大物体,等力学模型，不同的力学模型有不同的强度计算方法。,15,1.3 常规机械强度理论,常规的强度理论体系,：,材料力学,弹性力学,塑性力学,等一系列学科理论知识,16,17,18,1.3 常规机械强度理论,设计计算步骤,：,由理论力学确定零构件所受外力；,由材料力学（有时采用弹性力学或塑性力学）计算其内力；,由机械原理和机械零件确定其结构尺寸和形状；,计算该零构件的工作应力或安全系数。,1.3 常规机械强度理论,应力,计算、实测,许用应力,由材料、结构及工况规定,工作安全系数,计算,许用安全系数,根据工况等规定,20,影响安全系数的因素,零部件重要程度的影响：,K,1,载荷及应力计算的准确程度的影响：,K,2,不同失效形式的影响：,K,3,应力集中的影响：,K,4,截面尺寸的影响：,K,5,表面加工状态的影响：,K,6,检验质量的影响：,K,7,21,静应力下安全系数,塑性材料,脆性材料,22,零部件重要程度系数：,K,1,23,应力计算的准确度系数：,K2,计算公式准确，所有作用力及应力已知时，取,K,2,=1.0；,计算公式或图表，使计算所得应力较实际应力高时，取,K,2,=1.0；,计算应力较实际应力低，根据两者之差异，可选取,K,2,=1.051.65；,24,失效形式影响系数：,K,3,规定拉伸失效为理想失效，该失效形式下的强度极限为拉伸强度极限，,K,3,=1.0；,则在其它失效形式下，,K,3,值分别为：,塑性材料,脆性材料,疲劳破环,25,1.3 常规机械强度理论,特点,：,假设制造机械零构件的材料性能是均匀的、各向同性的、连续的实体；,承受较为简单的载荷作用；,应用弹性变形理论。,应用于初期设计阶段,工程破坏？,26,1.3 常规机械强度理论,存在问题,：,应力的多轴性和变形的弹塑性,；,疲劳破坏的普遍性,；,疲劳与蠕变的交互作用；,强度中的寿命计算,；,疲劳强度可靠性；,局部应力应变分析,；,断裂力学,；,应力分析,断裂理论,疲劳理论,27,1.4 现代机械强度理论,第一篇 弹塑性理论基础及传统强度理论,第二篇 疲劳强度理论,第三篇 含裂纹体的强度理论,28,1.4 现代机械强度理论,第,2,章 弹性力学基础,第,3,章 几种常用的强度理论,第,4,章 塑性力学基础,29,1.4 现代机械强度理论,第,5,章 疲劳载荷与循环形变,第,6,章 疲劳强度理论,30,1.4 现代机械强度理论,第,7,章,断裂力学基础第,8,章 疲劳裂纹扩展,31,应用现代强度理论进行设计的步骤,根据常规设计方法，初步确定结构形状及尺寸；,应用有限元法分析应力、应变分布；,用声、光、电等检测手段，确定零构件缺陷尺寸和位置；,对于无缺陷材料，基于应力应变分析法估算疲劳寿命；,对于有缺陷材料，用断裂力学方法计算裂纹扩展寿命。,32,1.5 本课程的内容、任务与要求,学会读书；整理读书笔记。,培养分析问题、解决问题的能力。,难点讲解，自学为主。,考核方式？,33,参考文献,陈立杰 何雪浤,.,现代机械强度引论，北京：冶金工业出版社，,2018,王德俊，何雪浤现代机械强度理论及应用，北京：科学出版社，2003,徐秉业编应用弹塑性力学北京：清华大学出版社，,1995,王铎主编断裂力学哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，,1989,复习思考题,试述研究机械强度理论的目的和意义。,材料强度分为那些不同的种类？,常规机械强度理论和现代机械强度理论的研究方法和内容有何不同？,34,预留大作业之一,整理有关弹性力学的基本理论，重点回答如下问题：,（,1,）弹性力学的基本假设是什么？可用于解决工程实际中的什么问题？,（,2,）弹性力学的基本方程分几类？每一类方程建立的是什么样的函数关系？,（,3,）弹性力学中的两类平面问题是什么？在工程实际应用中，如何应用这两种平面问题进行分析？,（,4,）常用强度理论有哪些？应用强度理论可以解决什么工程问题？,35,