Как понять силу в механике

1, прочность

Определение: способность узлов или деталей сопротивляться повреждению (разрушению) или значительной деформации под действием внешней силы. Ключевые слова извлечены, разрушение нарушено, деформация значительна.

Например, Сунь Юэ взяла iPad в качестве весов, встала, и экран iPad треснул, что недостаточно прочно. Например, каждое лето в Ухане, когда смотришь на море, ветер ломает много больших ветвей, которые недостаточно сильны.

Прочность — это параметр, отражающий разрушение материалов, например разрушение. Как правило, прочность включает в себя предел прочности при растяжении и предел прочности при сжатии, то есть степень разрушения материала при достижении напряжения. Единицей прочности обычно является МПа.

Тип повреждения

Хрупкий излом: внезапный излом, который происходит без значительной пластической деформации. Например, разрушение образца чугуна по поперечному сечению в процессе волочения и разрушение образца чугуна по наклонному сечению в процессе кручения.

Пластическая текучесть: материал производит значительную пластическую деформацию, в результате чего деталь теряет работоспособность. Например, образец из низкоуглеродистой стали будет иметь значительную пластическую деформацию при растяжении или скручивании.

теория прочности

1. Теория максимального растягивающего напряжения:

Пока максимальное растягивающее напряжение в точке элемента достигает предельного напряжения σb в условиях однонаправленного напряжения, в материале будет происходить хрупкое разрушение. Поэтому условия хрупкого разрушения деталей в сложнонапряженном состоянии следующие: σ1=σb

Таким образом, условие прочности, установленное первой теорией прочности: σ1≤[σ] 。

2. Теория максимального растяжения:

Пока максимальная деформация растяжения ε 1 достигает предельного значения ε u при однонаправленном напряженном состоянии, будет происходить хрупкое разрушение: ε1=σu.

Из обобщенного закона Гука: ε1=[σ1-u(σ2+σ3)]/E, следовательно, σ1-u(σ2+σ3)=σb.

Условия прочности, устанавливаемые по второй теории прочности, следующие: σ1-u(σ2+σ3)≤[σ].

3. Теория максимального касательного напряжения:

Пока максимальное напряжение сдвига τ Max достигает предельного напряжения сдвига τ 0 в состоянии однонаправленного напряжения, материал будет разрушаться. τmax=τ0。

По формуле напряжения на наклонном сечении осевого растяжения. τ0=σs/2（σs——нормальное напряжение на поперечном сечении）Из формулы: τmax=（σ1-σ3）/2。Так условие разрушения переписывается как σ1 -σ3=σs。

Согласно третьей теории прочности условие прочности: σ1-σ3≤[σ]。

4. Удельно-энергетическая теория изменения формы:

Пока коэффициент изменения формы в точке элемента может достигать предельного значения при однонаправленном напряженном состоянии, материал будет разрушаться.

Поэтому, согласно четвертой теории прочности, условия прочности таковы:

sqrt(σ1^2+σ2^2+σ3^2-σ1σ2-σ2σ3-σ3σ1)<[σ]。

2, жесткость

Определение: относится к способности элементов или деталей сопротивляться упругой деформации или перемещению под действием внешней силы, то есть упругая деформация или уникальность не должны превышать допустимый объем проекта.

Жесткость — это параметр, отражающий взаимосвязь между структурной деформацией и силой, то есть величину деформации, вызванную силой, которой подвергается конструкция. Короче говоря, это пружина, а жесткость пружины — это натяжение, деленное на удлинение. Единицей жесткости обычно является Н/м.

Тип жесткости:

Когда приложенная нагрузка является постоянной нагрузкой, это называется статической жесткостью; когда это переменная нагрузка, это называется динамической жесткостью. Статическая жесткость в основном включает структурную жесткость и контактную жесткость. Структурная жесткость относится к жесткости самого элемента, в основном включая жесткость на изгиб и жесткость на кручение.

1. Жесткость при изгибе: рассчитывается по следующей формуле:

3、 Связь между двумя

На основании приведенного выше теоретического понимания прочности и жесткости по сравнению с жесткостью определение прочности направлено на разрушение под действием внешней силы, а тип разрушения классифицируется как пластическая текучесть и хрупкое разрушение, которое связано с напряжением -кривая деформации при растяжении. Как показано на рисунке.

Кривую на рисунке можно разделить на четыре стадии:

1. Стадия упругой деформации;

2. Стадия доходности;

3. Стадия укрепления;

4. Стадия локального образования шейки.

Определение жесткости заключается в сопротивлении упругой деформации, которая осуществляется на первом этапе. При упругом воздействии он удовлетворяет закону Гука. Соблюдайте формулу расчета жесткости на изгиб и жесткость на кручение при статической нагрузке, которая аналогична закону Гука. Можно сделать вывод, что измерение жесткости проводится только на стадии упругого деформирования.

После выхода на следующую стадию остаточная деформация пожара пластической деформации не исчезнет в процессе растяжения. Под кривой напряжение-деформация напряжения почти одинаковы, а деформации значительно возрастают. В это время напряжение является пределом текучести. А для материала он входит в пластическую текучесть

На стадии разрушения, после стадии упрочнения, деформация увеличивается с увеличением напряжения и, наконец, достигает предела прочности. Видно, что измерение прочности происходит после упругой деформации материала и до предела прочности.

В заключение можно сделать вывод, что и жесткость, и прочность измеряются на стадии разрушения детали, при этом жесткость может измеряться напряжением, а прочность - деформацией. В процессе деформации жесткость находится на первой стадии, а прочность на второй стадии. Следовательно, при измерении состояния разрушения детали, если выполняются требования к жесткости, на этапе упругой деформации можно выдерживать достаточное напряжение, а прочность также соответствует требованиям к деталям при таком предположении. В соответствии с этим отношением в реальном производстве будут все виды конструкции, такие как вал в механическом оборудовании. Обычно сначала определяют размер вала по условию прочности, а затем по условию жесткости проверяют жесткость. Из-за этого требования к жесткости прецизионного оборудования очень высоки, и расчет размера его сечения часто контролируется условием жесткости.