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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、與工程技術聯(lián)系極為密切的技術基礎學科，下面是小編搜集整理的一篇探究力學在機械應用的論文范文，供大家閱讀參考。
[摘 要]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。
[關鍵詞]力學 彈性力學 斷裂力學 工程力學 機械
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，同時力學也在機械中起著越來越重要的作用，且應用廣泛。
一、力學
力學是一門獨立的基礎學科，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獨立的學科開始形成。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)展并自成體系的獨立學科。
二、力學在機械中的應用
力學在機械中的應用廣泛，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、與工程技術聯(lián)系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。
三、結語
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。
參考文獻
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