机械强度分析凌涵ppt课件

.,1,现代机械强度理论及应用,机械工程学院机制1004凌涵,.,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。大学生的学习目的、学习方式。,.,3,1绪论,1.1机械设计与机械强度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,.,4,1.1机械设计与机械强度,现代机械设计,功能,环境重量经济性安全性质量,材料,结构,强度,.,5,1.1机械设计与机械强度,什么是强度？,材料或零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,机械强度是机械工程中一门重要的应用基础学科。它是以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的高度综合的工程技术学科。,.,6,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一座大桥，中央跨距853m，悬索桥结构，建成四个月在19ms-1的小风下塌毁。,.,8,1.2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，它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。,.,9,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。,.,10,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。,.,11,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。,.,12,按环境条件分类,高温强度；低温强度；腐蚀强度等。,.,13,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。,.,14,1.3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。,.,15,影响安全系数的因素,零部件重要程度的影响：K1载荷及应力计算的准确程度的影响：K2不同失效形式的影响：K3应力集中的影响：K4截面尺寸的影响：K5表面加工状态的影响：K6检验质量的影响：K7,.,16,1.3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。,.,17,1.4现代机械强度理论,应力应变分析方法及线弹性强度理论弹塑性强度理论含裂纹体的强度理论疲劳强度理论,.,18,1.4现代机械强度理论,2弹性平面问题基本方程2.1平面应力概念及方程2.1.1平面应力问题的基本概念2.1.2平衡方程2.1.3几何方程2.1.4物理方程2.1.5边界条件圣维南原理2.1.6变形协调方程2.2平面应变概念及解法,.,19,1.4现代机械强度理论,3弹性应力应变状态下强度理论3.1应力状态分析3.2应变状态分析3.3弹性的应力应变关系3.4应变能3.5机械强度理论,.,20,1.4现代机械强度理论,4弹塑性应力应变关系及屈服准则4.1弹塑性应力应变关系的特点及几种理想模型4.2增量理论4.3全量理论4.4两个常用的屈服准则4.5圆轴的弹塑性扭转问题4.6梁的弹塑性弯曲问题,.,21,1.4现代机械强度理论,5含裂纹体的强度理论5.1裂纹的基本类型5.2裂纹尖端附近的应力场和位移场5.3应力强度因子及其求法5.4脆性断裂的K准则5.5线弹性断裂力学在小范围屈服中的推广5.6裂纹张开位移COD和J积分5.7裂纹扩展速率,.,22,1.4现代机械强度理论,6疲劳强度理论6.1疲劳破坏与疲劳分析6.2疲劳载荷的处理6.3循环载荷下金属材料的特性6.4疲劳裂纹形成寿命估算6.5疲劳裂纹扩展寿命估算,.,23,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，计算