2021年淺析力學在機械中的應用

1、淺析力學在機械中的應用 工程力學涉及眾多的力學學科分支與廣泛的工程技術領域，是一門理論性較強、與工程技術 _極為密切的技術基礎學科，下面是搜集的一篇探究力學在機械應用的，供大家閱讀參考。 力學是力與運動的科學，它既是一門基礎科學， 又是一門應用眾多且廣泛的科學。本文立足于力學，簡要論述了力學的內涵及其發(fā)展歷程，并對力學在機械中的應用進行了較為深入的探討與分析。 力學是力與運動的科學，它的研究對象主要是物質的宏觀機械運動，它既是一門基礎科學，又是一門應用眾多且廣泛的科學。力學與天文學和微積分學幾乎同時誕生，在經典物理的發(fā)展中起關鍵作用，推動了地球科學的發(fā)展進步，如大氣物理、海洋科學等，同時力學也

2、在機械中起著越來越重要的作用，且應用廣泛。 力學是一門 _的基礎學科，主要研究能量和力以及它們與固體、液體及氣體的平衡、變形或運動的關系，可粗分為靜力學、運動學和動力學三部分。 力學的發(fā)展歷史悠久，古希臘時代力學附屬于自然哲學，后來成為物理學的一個大分支，1687年，牛頓三大定律的提出標志著力學作為一門 _的學科開始形成。此后，隨著資本主義生產的發(fā)展，到18世紀末，以動力學和運動學為主要特征的經典力學日益完善。19世紀，大機器生產促進了力學在工程技術和應用方面的發(fā)展，推動了結構力學、彈性固體力學和流體力學等主要分支的建立。19世紀末，力學已是一門相當發(fā)展并自成體系的 _學科。 力學在機械中的應

3、用廣泛，其典型應用主要有以下幾種： 1.彈性力學在機械設計中的應用 彈性力學也稱彈性理論，是固體力學的重要分支，主要研究彈性體在外力作用或溫度變化等外界因素下所產生的應力、應變和位移，從而解決結構或機械設計中所提出的強度和剛度問題。機械運動當中，許多機械運轉速度較高、承載很大，機械的彈性變形對系統(tǒng)的影響不容忽視，必須將機械系統(tǒng)按彈性系統(tǒng)進行分析和設計。由此可見，彈性力學在機械設計中應用廣泛。一般情況下，彈性力學在凸輪機構設計、齒輪機構設計、軸設計中應用較為廣泛。 齒輪機構在設計時運用了彈性力學的知識，漸開線作為齒廓曲線存在諸多優(yōu)點，但用彈性力學知識加以分析便可得出它存在的一些固有缺陷，即當兩齒

4、輪嚙合傳動時，根據彈性力學中的赫茲公式分析可得，在其它條件相同的情況下，要想降低兩齒輪在接觸處的最大接觸力，就必須增大兩輪齒廓在接觸點處的綜合曲率半徑，對于漸開線齒輪傳動來說，由于要增大兩輪齒廓在接觸點處的綜合曲率半徑，就需要增大齒輪機構的尺寸，而兩輪齒廓在接觸點處的綜合曲率半徑增大的范圍是有限的，所以難以進一步達到齒輪機構尺寸小、而承載能力大幅度提高的目的。同時，彈性力學在軸設計中也有眾多應用。為避免共振現(xiàn)象，對高轉速的軸，如汽輪機主軸、發(fā)動機曲軸等設計時振動計算尤其重要，此時必須運用彈性力學知識。 2.斷裂力學在機械工程中的應用 斷裂力學，是固體力學的一門新分支，主要研究含裂紋構件的強度與

5、壽命，是結構損傷容限設計的理論基礎。斷裂力學主要可分為線彈性斷裂力學與彈塑性斷裂力學兩大類，前者適用于裂紋尖端附近小范圍屈服的情況;而后者適用于裂紋尖端附近大范圍屈服的情況。斷裂力學發(fā)展迅速，在機械工程中應用廣泛，并占據重要地位。斷裂力學在機械工程中的有效應用，不僅可以提高機械的性能與功效，更能防止工程設備發(fā)生災難性的斷裂事故，以確保機械、設備的安全可靠與良好運行。 首先，我國在采用斷裂力學方法制訂結構缺陷評定標準及安全設計規(guī)范方面已取得了較好的成績，如壓力容器、小型但用量大的液化石油氣鋼瓶及汽輪一發(fā)電機組等。 其次，概率斷裂力學在可靠性設計中應用較多。概率斷裂力學在可靠性設計中的廣泛應用推動

6、了可靠性設計的快速發(fā)展。運用參量的分布及安全余度來反映常規(guī)設計中不能準確反映的客觀實際和常規(guī)設計安全評定中用安全系數不能準確反映的真實安全性。由于安全余度考慮了應力和強度的二階矩，較好地反映了結構可靠度的實質，既考慮了變異特性又考慮了平均值，因而與失效分布有較直接的關系，使安全設計更可靠。國外已較完整地應用于飛機結構，如概率損傷容限分析、飛機結構可靠性和事故分析、飛機結構的耐久性分析等方面。我國在這方面開展的典型性研究則是海洋石油平臺導管架焊接管節(jié)點的疲勞強度分析。 再者，可用斷裂力學方法進行機械產品的失效分析。失效分析是指事故或故障發(fā)生后所進行的檢側和分析，目的在于找到失效的部位、失效原因和

7、機理，從而掌握產品應當改進的方向及修復的方法，防止同類問題再次發(fā)生，以推進技術不斷前進。因此，失效分析技術受到了社會各界的重視。斷裂力學在機械產品失效分析中具有著重要作用。機械產品的主要失效模式有： 斷裂、蠕變、疲勞、腐蝕、磨損及熱損傷等，它們都可以借助斷裂力學方法及斷裂分析技術予以解決，斷裂力學方法是失效分析的有力工具。 最后，運用斷裂力學可以指導改進工藝及合理選材，如模具、焊接工藝等方面，可以減少工人的勞動量。 3.工程力學在機械修理中的應用 工程力學涉及眾多的力學學科分支與廣泛的工程技術領域，是一門理論性較強、與工程技術 _極為密切的技術基礎學科，工程力學的定理、定律和結論廣泛應用于各行各業(yè)的工程技術中，是解決工程實際問題的重要基礎。處理機械工程出現(xiàn)的大量破壞問題，絕大多數是根據力學方面的知識作出判斷和分析的。例如，汽車修理中汽車零部件的破壞分析與修理也是如此，其中，判斷汽車半軸套管斷裂的原因與確定修復方案等，全部流程無一不體現(xiàn)著工程力學知識在汽修中的應用。 當今社會，科學技術迅猛發(fā)展，作為一門基礎學科，力學也一定會得到進一步的發(fā)展與進步，且在機械中獲得更廣更深的應用。 1林同驥，浦群.現(xiàn)代力學的發(fā)展J.力學進展，1990，(1).