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机械强度与振动设计技术
 
机械强度与振动设计技术科学数据简介

机械强度与振动设计技术科学数据的主要内容是为机械产品的结构设计提供先进的设计方法、计算公式与程序,提供可靠的基础数据与图表、曲线。机械强度与振动数据库的建立有利于避免重复劳动,加速先进设计方法的推广应用,提高我国机械产品的实用寿命与可靠性,缩短大型成套设备的研制周期。

机械强度与振动设计技术科学数据包括强度评价设计、静强度/静刚度设计、抗疲劳设计、载荷谱以及材料机械性能库等五个数据集。

1.强度评价设计数据集:包括静强度评价设计、疲劳强度评价设计、断裂强度评价设计、概率强度评价设计。此评价设计是在对国内外现行的强度评价设计进行试验和总结分析的基础上研究出来的;提供了大量的国产机械材料的力学性能数据和强度评价数据,这些数据是多家单位通过大量的实验研究并通过实践应用得出的。为了使强度评价设计更系统全面,还汲取了必要的国内外最新的研究成果和数据。并在经过试验、总结和实际应用的基础上提供设计方法和相关的断裂强度评价设计数据。

静强度评价设计包括名义应力静强度评价设计和局部应力静强度评价设计;同时大多数机械零构件都承受循环载荷,因此其破坏方式多数为疲劳破坏,对于承受循环载荷的机械,除了要进行静强度评价以外,还要进行疲劳强度评价和寿命估算。断裂强度评价设计包括线弹性断裂强度评价设计、弹塑性断裂强度评价设计和损伤容限强度评价。概率强度评价设计是可靠性设计的主要组成部分,是应用概率统计理论进行零构件强度评价的方法,包括求解机械结构强度可靠度的方法、概率强度评价的强度条件、概率静强度评价、概率疲劳强度评价、概率断裂强度评价和概率强度评价数据。

2.静强度/静刚度设计数据集:本数据集收集一些典型零部件的静强度/静刚度评价,分为:

(1)常规静强度,是机械设计中最常使用的强度评价方法,其强度判据为最大名义工作应力小于或等于其许用应力。许用应力的取值与材料的韧脆性有关,对于延性材料,构件因屈服而失效;对于脆性材料,构件因脆断而破坏。收集了包括受轴向载荷的杆件等21个典型零部件的静强度设计;

(2)极限设计静强度,是按整个危险截面屈服进行设计,这时的载荷称为极限载荷,极限设计静强度就是评价零构件所受的载荷是否超过其极限载荷,按这种评价方法进行设计称为极限静强度设计,收集了包括单跨度梁弯曲等7个典型零部件的极限设计;

(3)热应力,是由热变形受到约束或温度梯度所产生。其静强度评价设计与常规静强度相同,只不过这时的工作应力应换成由温度场产生的热应力。收集了包括四边固支的薄矩形板等7个典型零部件的热应力强度评价;

(4)静刚度,有些零构件的尺寸主要取决于刚度要求,对于有刚度要求的零构件,除了要进行静强度评价以外,还要进行静刚度评价。静刚度设计准则为构件的最大变形(如扭轴类为单位长度扭转角,受弯梁为挠度或转角)不超过其许可值。收集了包括等直杆扭转等4个典型零部件的静刚度设计。

3.抗疲劳设计数据集:是几十年来在抗疲劳设计研究方面的系列成果基础上总结出来的,并汲取了必要的国外成熟方法和数据,为我国机械设计人员进行抗疲劳设计或制订专业产品的抗疲劳设计规范提供通用的设计方法和数据。该数据库收集的方法和数据全面、系统、实用,特别是所提供的国产机械材料的抗疲劳设计数据和典型零构件及接头的抗疲劳设计方法,为目前国内现有的诸多疲劳领域中内容最多、最全的。包括疲劳强度设计概论、疲劳极限和疲劳图、影响疲劳强度的因素、疲劳累积损伤理论、常规疲劳设计、随机疲劳、低周疲劳、局部应力应变法、损伤容限设计、概率疲劳设计、环境疲劳设计、典型零部件的疲劳设计、联接与接头的疲劳设计和提高零构件疲劳强度的方法等十四个方面的设计方法、试验曲线和数据。

4.载荷谱数据集:行业中用得较多的有三种:程序块载荷谱、伪随机载荷谱和随机过程载荷谱。前二者属于循环计数法,后者属于功率谱法。本数据集收集的载荷谱主要是这三种。峰值和谷值载荷及其序列是随机出现的谱载荷成为随机载荷。实际零件所受的载荷多位随机载荷。在进行疲劳强度计算或疲劳试验之前都必须先确定随机载荷。由于随机载荷的不确定性。这种谱无法使用,必须对它们进行统计处理。处理后的载荷-时间历程称为载荷谱。载荷谱是具有统计特征的图形,它能本质地反映零件的载荷变化情况。该载荷谱数据集收集了汽车零件、拖拉机零件和工程机械零件载荷谱等20多个。

5.材料机械性能数据集:主要收集了金属材料和工程塑料两类材料数据。金属材料包括金属材料的基本性能:材料状态及基本参数,热处理,机械性能,疲劳性能,断裂性能,高温机械性能以及其它性能;工程塑料包括工程塑料的基本性能:材料情况,机械性能,物理性能,工程塑料电性能,工程塑料热性能等材料数据。

 

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