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1、河南工程學院《機械原理》考查課專業(yè)論文淺談強度、剛度的關系學號：201510310117學生姓名：胡鵬飛學院：紡織學院專業(yè)班級：紡織工程1541專業(yè)課程：機械原理任課教師：耿國強2016年06月06日目錄摘要4前言5淺論強度，剛度極其關系51剛度51.1介紹51.2結(jié)構(gòu)的靜剛度與動剛度61.3結(jié)構(gòu)剛度計算公式61.4彈性模量72．強度82.1力學術(shù)語83．強度與剛度的區(qū)別84．結(jié)語9參考文獻9摘要通過對強度和剛度的剖析，指出材料選擇的兩難性、軸的結(jié)構(gòu)及加工工藝的先天不足性、軸上零件位置及其結(jié)構(gòu)對強度與剛度造成的影響，并對影響強度與剛度的原因進行了分
2、析，從不同角度入手，尋求提高強度與剛度的措施和途徑，為同類產(chǎn)品及同行們提供可借鑒的工藝途徑和解決問題的思路。關鍵字：剛度、強度、材料選擇；前言剛度和強度在機械中是不可忽視的重要參量，對人們在加工鋼鐵制造設備方面有著不可忽視的力量；因此，正確的了解剛度和強度，及其存在的密切聯(lián)系，對我們至關重要。淺論強度，剛度極其關系1剛度剛度是指材料或結(jié)構(gòu)在受力時抵抗彈性變形的能力。是材料彈性變形難易程度的表征。材料的剛度通常用彈性模量E來衡量。在宏觀彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔度，即單位力引起的位移。剛度
3、可分為靜剛度和動剛度。1.1介紹剛度是使物體產(chǎn)生單位變形所需的外力值。剛度與物體的材料性質(zhì)、幾何形狀、邊界支持情況以及外力作用形式有關。材料的彈性模量和剪切模量（見材料的力學性能）越大，則剛度越大。細桿和薄板在受側(cè)向外力作用時剛度很小，但細桿和薄板如果組合得當，邊界支持合理，使桿只承受軸向力，板只承受平面內(nèi)的力，則它們也能具有較大的剛度。在自然界，動物和植物都需要有足夠的剛度以維持其外形。在工程上，有些機械、橋梁、建筑物、飛行器和艦船就因為結(jié)構(gòu)剛度不夠而出現(xiàn)失穩(wěn)，或在流場中發(fā)生顫振等災難性事故。因此在設計中，必須按規(guī)范要求確保結(jié)構(gòu)有足夠的剛度。但對
4、剛度的要求不是絕對的，例如，彈簧秤中彈簧的剛度就取決于被稱物體的重量范圍，而纜繩則要求在保證足夠強度的基礎上適當減小剛度。研究剛度的重要意義還在于，通過分析物體各部分的剛度，可以確定物體內(nèi)部的應力和應變分布，這也是固體力學的基本研究方法之一。1.2結(jié)構(gòu)的靜剛度與動剛度靜載荷下抵抗變形的能力稱為靜剛度。動載荷下抵抗變形的能力稱為動剛度，即引起單位振幅所需的動態(tài)力。如果干擾力變化很慢（即干擾力的頻率遠小于結(jié)構(gòu)的固有頻率），動剛度與靜剛度基本相同。干擾力變化極快（即干擾力的頻率遠大于結(jié)構(gòu)的固有頻率時），結(jié)構(gòu)變形比較小，即動剛度比較大。當干擾力的頻率與結(jié)構(gòu)
5、的固有頻率相近時,有共振現(xiàn)象,此時動剛度最小，即最易變形，其動變形可達靜載變形的幾倍乃至十幾倍。構(gòu)件變形常影響構(gòu)件的工作，例如齒輪軸的過度變形會影響齒輪嚙合狀況，機床變形過大會降低加工精度等。影響剛度的因素是材料的彈性模量和結(jié)構(gòu)形式，改變結(jié)構(gòu)形式對剛度有顯著影響。剛度計算是振動理論和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的基礎。在質(zhì)量不變的情況下，剛度大則固有頻率高。靜不定結(jié)構(gòu)的應力分布與各部分的剛度比例有關。在斷裂力學分析中，含裂紋構(gòu)件的應力強度因子可根據(jù)柔度求得。1.3結(jié)構(gòu)剛度計算公式一個結(jié)構(gòu)的剛度（k）是指彈性體抵抗變形拉伸的能力。計算公式：k=P/δP是作用于結(jié)構(gòu)
6、的恒力，δ是由于力而產(chǎn)生的形變。剛度的國際單位是牛頓每米（N/m）。轉(zhuǎn)動剛度（Rotationalstiffness）編輯轉(zhuǎn)動剛度（k）為：k=M/θ其中，M為施加的力矩，θ為旋轉(zhuǎn)角度。轉(zhuǎn)動剛度的國際單位為牛米每弧度。轉(zhuǎn)動剛度還有一個常用的單位為英寸磅每度。其他的剛度包括：拉壓剛度（Tensionandcompressionstiffness）軸力比軸向線應變（EA)剪切剛度（shearstiffness）剪切力比剪切應變(GA)扭轉(zhuǎn)剛度（torsionalstiffness)扭矩比扭應變(GI)彎曲剛度（bendingstiffness）彎矩比曲
7、率（EI）1.4彈性模量一般來說，剛度和彈性模量是不一樣的。彈性模量是物質(zhì)組分的性質(zhì)；而剛度是結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。也就是說，彈性模量是物質(zhì)微觀的性質(zhì)，而剛度是物質(zhì)宏觀的性質(zhì)。材料力學中，彈性模量與相應截面幾何性質(zhì)的乘積表示為各類剛度，如GI為扭轉(zhuǎn)剛度，EI為彎曲剛度，EA為拉壓剛度2．強度力學上，材料在外力作用下抵抗破壞（變形和斷裂）的能力稱為強度。強度是機械零部件首先應滿足的基本要求。2.1力學術(shù)語在外力作用下，材料或結(jié)構(gòu)抵抗破壞（永久變形和斷裂）的能力。按所抵抗外力的作用形式可分為：抵抗靜態(tài)外力的靜強度，抵抗沖擊外力的沖擊強度，抵抗交變外力的疲勞強度等
8、；按環(huán)境溫度可分為：常溫下抵抗外力的常溫強度，高溫或低溫下抵抗外力的熱(高溫)強度或冷(低溫)強度等。按外力作用的性質(zhì)不同
