机械强度分析

绪论
板梁结构形式
绪论
箱体结构形式
绪论
绪论
结构在一定的工作条件（静态、动态）下，实 现一定的功能（传递运动、动力、承载），要 求具有如下性能：

强度 刚度 寿命 可靠性
三类基本机械性能指标：强度、变形和能量。
绪论
所谓强度，简单说是能力的程度，表征结 构材料的承载能力。
第一章
1.2 机械结构力学模型举例
1. 搅拌釜主轴应力分析
主轴的实际工况分析，主要受力有： 1. 传递机组的功率而引起的扭转应 力； 2. 轴向拉力； 3. 主轴联接法兰的过渡区域，有一 定的局部应力集中。
第一章
1.2 机械结构力学模型举例
水坝的力学模型
第一章
1.3建立力学模型的几个原理
绪论
结构强度分析方法：

理论分析 实验分析 二者结合
在进行理论分析时，应考虑机构设备在工作条 件下的失效形成（破坏、过量变形、失稳等）， 建立强度分析所需要的力学模型。应用强度理 论进行分析计算，提供常用的计算公式和数据 图表
绪论—理论分析
绪论—实验分析
绪论—实验分析
绪论—实验分析

对于工作的零部件，在承载时，即不发生任 何形式的破坏，也不超过容许限度的残余变 形，就认为该零件具有了所要求的强度。这 个要求通常是以满足一定的强度条件的方法 来加以保证的。强度要求是应保证的重要准 则。
绪论
强度条件：


所采用的强度条件有许用应力式，安全系数 式等。无论哪种方法本质都是把代表构件受 力程度的一方（载荷或应力）与代表构件对 破坏的抵抗能力的一方（构件或材料的极限 载荷或应力）加以对比来判断构件的强度。 机械结构强度是合理设计机械的一个重要方 面。要满足安全、可靠、经济耐用，都必须 进行有效的力学分析和计算。

1.具有可靠的代表性； 2.便于进行分析计算；
建立力学模型是结构强度分析的关键环节。
第一章
1.1 力学模型的建立
1. 明确结构受力、变形的性质，需要分析 的部位，所要解决的问题；
静强度 强度 动强度 疲劳强度 持久强度 静力 刚度 动力 蠕变 稳定（整体或局部失稳 ） 振动（共振及动载引起 不稳或疲劳）
课程内容
第一章：机械结构力学模型 第二章：板结构强度分析 第三章：压力容器强度分析 第四章：金属结构联接的强度分析 第五章：断裂力学分析方法 第六章：接触强度分析
第一章：机械结构力学模型
根据结构在强度、刚度等方面的主要矛盾， 通过简化，建立一个可做分析、计算用的 力学模型（也称计算简图）。 建立力学模型的要求
第一章
1.3建立力学模型的几个原理
2.局部作用原理

定义：物体的局部小范围上的力系所引起的物体应
变能跟相同部位的静力等效系所引起的物体应变能， 基本相同，只在施力点附近的局部范围有差别，这 称为局部作用原理。 有利于模型的简化，对远离关键应力区的物体部分， 可以忽略不记。 要注意力系所作用的局部的含义和约束情况。如薄 臂杆件受自平衡力系作用，固结物体的局部应力分 布。
第一章
1.1 力学模型的建立
3.力学模型的检验 宏观检验：将分析、计算的结果与实际的失效 情况（如磨损、裂纹和断裂等）进行对比； 推测性验证：将理论数据与实物或模型的实测 数据进行比较； 收敛法：应用能量法的时候，可通过增加参数 数目的方法检验其运算结果的收敛情况而判断 模型的可靠性；有限元法可通过加密网格，观 察结果是否收敛。
1.叠加原理，举例
p p p p p 3p
p 3p 3p
第一章
1.3建立力学模型的几个原理
1.叠加原理注意问题：



有时会引入一定的误差，如联接部分拆开后， 局部受力并非完全正确，但工程近似还是简 便可行的。 以载荷及其效应间的线性关系为前提，不适 用于非线性情形，如塑性、大变形等。 叠加原理以力作用的独立性为前提，不适用 于几个载荷有交互作用的情形。


第一章
1.3建立力学模型的几个原理
4.对称与反对称的利用


利用结构的对称性可减少计算量 当结构和载荷均为对称，则只考虑一半或四 分之一即可。 有些情形结构是对称的但载荷并不是对称的。 此时若将载荷分解为对称载荷和反对称载荷 两部分，则在计算对称截面内的内力和位移 时较方便。


第一章
1.3建立力学模型的几个原理
3.唯一性原理

定义：就线弹性静力平衡所用力学模型而言，一般
认为外力及边界力一经给定后，则在一定的几何约 束下，其应力或位移的解将是唯一的。这称为线性 平衡的唯一性原理。 唯一性原理连同叠加原理是构成常见的机械强度、 刚度力学模型的理论基础。 当结构存在初应力时，唯一性原理则不适用，另外 一些轻型结构，包括薄臂冲压部件，存在着平衡稳 定问题，此时，位移和应力解也不是唯一的。
机械强度分析
滕儒民
电 话：84708409-8013 EMAIL：Tengrumin@
绪论
机械结构：是指机器的零部件或机器本身 的构成形态。按构件的尺寸相对值分类：



1.杆 件—一方向的尺寸远大于另外两个； 2.板 件—两个方向的尺寸为同一量级； 3.箱体件—三个方向的尺寸为同一数量级； 机械结构按其零部件的联接方式又可分为螺 栓联接结构、焊接（铆、胶）结构、紧联接 结构等。
1.叠加原理


几个载荷在线弹性体上的力学效应（力、变 形），等于各个载荷单独作用时的效应的总 和，与加载顺序无关。这个原理称为叠加原 理，或称为力作用的独立性原理。 根据这个原理，可把一个复杂的问题分成几 个简单（或已知结果）的问题，分别求解， 然后求解代数和。
第一章
1.3建立力学模型的几个原理
一般问题
第一章
1.1 力学模型的建立
2. 明确了问题的性质和分析部位后，模型简化


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力学模型满足的基本条件：力学方面、几何方面、 物理方面； 载荷的简化：静力等效或能量等效； 约束的处理：铰支、固支和弹性支撑； 力学模型的分析方法:

力学模型分：经典的完全连续的和离散的模型(有限元) 应力应变关系采用的方法：简化的线性关系、简单的非线性 关系、极限设计方法和有限寿命设计方法
第一章
1.1 力学模型的建立
4.力学模型简化时注意的问题



分析问题的重点不同，模型也不同。是动态 还是静态，是整体还是局部模型都不会不同； 设计阶段不同，模型侧重点也不同。初步设 计或技术设计，分析的方法和模型也不同； 安全系数和许用应力的选取也不同处理； 根据实际工况，计算不同的载荷组合。取较 为严重的工况作为建立模型和设计依据。