刚度、强度浅论

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1、河南工程学院《机械原理》考查课专业论文浅谈强度、刚度的关系学号：201510310117学生姓名：胡鹏飞学院：纺织学院专业班级：纺织工程1541专业课程：机械原理任课教师：耿国强2016年06月06日目录摘要4前言5浅论强度，刚度极其关系51刚度51.1介绍51.2结构的静刚度与动刚度61.3结构刚度计算公式61.4弹性模量72．强度82.1力学术语83．强度与刚度的区别84．结语9参考文献9摘要通过对强度和刚度的剖析，指出材料选择的两难性、轴的结构及加工工艺的先天不足性、轴上零件位置及其结构对强度与刚度造成的影响，并对影响强度与刚度的原因进行了分

2、析，从不同角度入手，寻求提高强度与刚度的措施和途径，为同类产品及同行们提供可借鉴的工艺途径和解决问题的思路。关键字：刚度、强度、材料选择；前言刚度和强度在机械中是不可忽视的重要参量，对人们在加工钢铁制造设备方面有着不可忽视的力量；因此，正确的了解刚度和强度，及其存在的密切联系，对我们至关重要。浅论强度，刚度极其关系1刚度刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。是材料弹性变形难易程度的表征。材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。在宏观弹性范围内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。刚度

3、可分为静刚度和动刚度。1.1介绍刚度是使物体产生单位变形所需的外力值。刚度与物体的材料性质、几何形状、边界支持情况以及外力作用形式有关。材料的弹性模量和剪切模量（见材料的力学性能）越大，则刚度越大。细杆和薄板在受侧向外力作用时刚度很小，但细杆和薄板如果组合得当，边界支持合理，使杆只承受轴向力，板只承受平面内的力，则它们也能具有较大的刚度。在自然界，动物和植物都需要有足够的刚度以维持其外形。在工程上，有些机械、桥梁、建筑物、飞行器和舰船就因为结构刚度不够而出现失稳，或在流场中发生颤振等灾难性事故。因此在设计中，必须按规范要求确保结构有足够的刚度。但对

4、刚度的要求不是绝对的，例如，弹簧秤中弹簧的刚度就取决于被称物体的重量范围，而缆绳则要求在保证足够强度的基础上适当减小刚度。研究刚度的重要意义还在于，通过分析物体各部分的刚度，可以确定物体内部的应力和应变分布，这也是固体力学的基本研究方法之一。1.2结构的静刚度与动刚度静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度。动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需的动态力。如果干扰力变化很慢（即干扰力的频率远小于结构的固有频率），动刚度与静刚度基本相同。干扰力变化极快（即干扰力的频率远大于结构的固有频率时），结构变形比较小，即动刚度比较大。当干扰力的频率与结构

5、的固有频率相近时,有共振现象,此时动刚度最小，即最易变形，其动变形可达静载变形的几倍乃至十几倍。构件变形常影响构件的工作，例如齿轮轴的过度变形会影响齿轮啮合状况，机床变形过大会降低加工精度等。影响刚度的因素是材料的弹性模量和结构形式，改变结构形式对刚度有显著影响。刚度计算是振动理论和结构稳定性分析的基础。在质量不变的情况下，刚度大则固有频率高。静不定结构的应力分布与各部分的刚度比例有关。在断裂力学分析中，含裂纹构件的应力强度因子可根据柔度求得。1.3结构刚度计算公式一个结构的刚度（k）是指弹性体抵抗变形拉伸的能力。计算公式：k=P/δP是作用于结构

6、的恒力，δ是由于力而产生的形变。刚度的国际单位是牛顿每米（N/m）。转动刚度（Rotationalstiffness）编辑转动刚度（k）为：k=M/θ其中，M为施加的力矩，θ为旋转角度。转动刚度的国际单位为牛米每弧度。转动刚度还有一个常用的单位为英寸磅每度。其他的刚度包括：拉压刚度（Tensionandcompressionstiffness）轴力比轴向线应变（EA)剪切刚度（shearstiffness）剪切力比剪切应变(GA)扭转刚度（torsionalstiffness)扭矩比扭应变(GI)弯曲刚度（bendingstiffness）弯矩比曲

7、率（EI）1.4弹性模量一般来说，刚度和弹性模量是不一样的。弹性模量是物质组分的性质；而刚度是结构的性质。也就是说，弹性模量是物质微观的性质，而刚度是物质宏观的性质。材料力学中，弹性模量与相应截面几何性质的乘积表示为各类刚度，如GI为扭转刚度，EI为弯曲刚度，EA为拉压刚度2．强度力学上，材料在外力作用下抵抗破坏（变形和断裂）的能力称为强度。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。2.1力学术语在外力作用下，材料或结构抵抗破坏（永久变形和断裂）的能力。按所抵抗外力的作用形式可分为：抵抗静态外力的静强度，抵抗冲击外力的冲击强度，抵抗交变外力的疲劳强度等

8、；按环境温度可分为：常温下抵抗外力的常温强度，高温或低温下抵抗外力的热(高温)强度或冷(低温)强度等。按外力作用的性质不同