機械結構強度的案例
5月29-30日 北京+線上 | Hypermesh機械結構強度分析及網格劃分
有限元分析在多個制造行業的產品設計中發揮著重要先驗作用,Hypermesh是得到多個制造行業廣泛應用的有限元分析軟件之一,為了讓廣大分析人員更好地掌握Hypermesh這個有限元分析通用工具，特舉辦“Hypermesh機械結構強度有限元分析”專題培訓。
本課程基于Hypermesh平臺，介紹其強大的幾何清理、1D/2D/3D網格劃分及網格質量提升、模型連接、結果后處理等工具。通過各工具的使用方法及實戰技巧講解，再加上大量工程實例操作強化軟件應用，幫助設計人員快速掌握用有限元分析解決實際工程結構強度問題的能力。
時間及地點
2021年5月29日-5月30日 線下*北京/同步直播 （授課2天）
（課后可免費觀看同步教學視頻）
主講專家
該課程講師，博士，畢業于天津大學機械制造及其自動化專業，15年仿真分析經驗；4年工程機械結構強度仿真分析及試驗檢測經驗；6年汽車底盤結構耐久仿真分析經驗，底盤結構耐久子領域專家，負責10余款乘用車（類型涵蓋轎車、SUV、汽油車、電動車、混動車）底盤結構耐久仿真分析與優化，工程故障問題分析及解決方面亦經驗豐富。精通Hypermesh、Abaqus、Nastran、Ncode等工程仿真分析軟件，培養專業仿真分析工程師10余名，培訓機械設計工程師數十名。
收費標準
A：3600元/人，住宿可統一安排，費用自理。
展開 天津大學汪懷遠教授課題組CEJ：一種高機械強度的具有 “玉米”狀結構SLIPS涂層
然而，考慮到在真實環境中的長期使用時，用于SLIPS儲油的多孔或粗糙結構很容易被苛刻的機械磨損所破壞；同時，所注入的油層不穩定，很容易在外界刺激下被剝奪也是SLIPS亟待解決的問題。
基于以上問題，天津大學汪懷遠教授團隊通過對微納米結構和化學相互作用的精細設計，提出了一種具有優異機械性能和穩定油層的有機/無機復合超疏水涂層用于SLIPS的制備。由于共價鍵Ti-O-Si和氫鍵的存在，TiO2在許多堆積的坡縷石納米棒上大量沉積，形成了獨特的仿“玉米”結構。同時，TiO2表面的羥基也能與兩種聚合物（聚醚砜PES和聚偏氟二乙烯-六氟丙烯共聚物PVDF-HFP）以氫鍵的方式相互作用，由于這些強化的界面相互作用，這些“玉米狀”結構緊密地聚集在一起，形成豐富而機械強健的粗糙結構，不僅展現出穩定且耐久的超疏水性，而且提供足夠的毛細管力來儲存潤滑油。
研究發現，用于SLIPS注油前的超疏水涂層與基板具有優異的結合力，且在經受200次苛刻的摩擦機試驗（負載為250 kPa）后仍保持超疏水性。此外，在200次砂紙磨損循環后，也仍能維持超疏水的接觸角和滾動角（WCA＞150°, WSA＜10°）。通過對制備涂層的填料進行XPS和紅外光譜分析，證明了坡縷石與TiO2之間的共價鍵和氫鍵作用。同時在涂層的粗糙結構中觀察到了一種“玉米”狀的結構，涂層中的“玉米”狀結構是由于坡縷石棒與TiO2間的靜電作用，共價鍵作用和氫鍵作用以及兩種聚合物與TiO2的氫鍵作用和聚合物的熔融包裹作用而形成的，具有優異的機械和化學穩定性及耐磨性。
圖1.
展開 第四屆軟機器與力學國際研討會紀要
由活性軟物質構成的傳感、驅動、信號傳輸的功能器件設計需要解決軟物質的力學性能、多場激勵下的變形響應規律、強度可靠性、動態控制等一系列的基礎力學問題。軟物質力學是固體力學的新分支、新方向，為推動軟物質力學方向的發展，縮短與國際先進水平的差距，急需加強交流合作，凝練研究特色，促進固體力學新分支的快速發展。鑒于此，西安交通大學機械結構強度與振動國家實驗室、航天航空學院自2015年發起并主辦“軟機器與力學國際研討會”系列會議。
【機械原理】30個經典機械結構動圖，展現異形件機械加工原理
1.矯正砂輪裝置（Device for Correcting Grinding Wheel）
兩個平行四邊形機制的結合使得工具點可以繪制一個圓弧曲線。
黃色關節圍繞虛擬軸旋轉。
2.成型機上切削齒輪1（Cutting gear on the shaper 1）
電纜和綠色盤接觸的直接必須等于齒輪節圓直徑。
藍色盤上的孔的數量等于其齒數。
可以用齒輪齒條傳動代替電纜，可避免電纜滑動。
3.成型機上切削齒輪2（Cutting gear on the shaper 2）
這種方法僅用于齒輪小模塊m和小齒數z。
工具是齒條形狀。
不需要轉位。
攜帶工件的桌子的總位移必須大于╥*m*z。
4.便攜式鏜床1（Portable boring machine 1）
行星齒輪傳動和螺母螺釘傳動的結合。
攜帶螺母螺釘的藍色軸為輸入。
紅色工具固定在粉色螺母滑塊上，有小螺距的螺旋運動。
此機制用于比較困難在車床或鏜床加工的大工件（玻璃）。
5.砂輪平衡1（Grinding wheel equilibration 1）
砂輪組件在兩平行軸間。
如果組件靜態不平衡，重力使得其質量中心在裝配軸下。
移動綠色砝碼到組件的燕尾槽內，將它們固定來獲得平衡，然后再次測試組件。
6.砂輪平衡2（Grinding wheel equilibration 2）
砂輪組件在四個自由輥柱間。
如果組件靜態不平衡，重力使得其質量中心在裝配軸下。
移動粉色砝碼到組件的燕尾槽內，將它們固定來獲得平衡，然后再次測試組件。
四個輥柱的作用是能將組件旋轉產生的摩擦降到最低
展開 
現代機械強度理論及應用
現代機械強度理論及應用.part1.rar
現代機械強度理論及應用.part2.rar
現代機械強度理論及應用.part3.rar
機械零件疲勞強度計算
1.疲勞強度的基本概念
機械零件在工作時，往往受到力的作用。若強度不足，則可能引起零件斷裂或過度塑性變形等失效。因此，強度條件是設計機械零件時必須滿足的設計準則。通用機械零件的強度計算分為靜應力強度和變應力強度兩個范疇。應力按其隨時間變化的特性不同，可分為靜應力和變應力，應力的大小和方向不隨時間變化或變化緩慢的應力稱為靜應力；隨時間變化較為明顯的稱為變應力。在靜應力作用下的零件，可以根據材料力學的知識進行靜強度條件設計；在變應力作用下的零件，應按疲勞強度條件設計。
1.1.應力循環特性
具有周期性的變應力稱為循環變應力，否則稱為隨機變應力。循環變應力分為穩定循環變應力和規律性不穩定循環變應力兩種。穩定循環變應力又有三種基本類型：對稱循環變應力、脈動循環變應力和一般循環變應力。
變應力特性可用最大應力σmax、最小應力σmin、平均應力σm、應力幅σa和應力比r（應力循環特性系數）5個基本參數來描述。
其中，σmax和σmin分別表示最大和最小應力（正應力）。
1）對于對稱循環變應力，σm=0，σmax=σa=-σmin，r=-1；
2）對于脈動循環變應力，σm=σa，σmin=0，r=0；
3）對于靜應力，σa=0，σmax=σmin=σm，r=1。
在這些循環變應力中，對稱循環變應力對機械零件的破壞力最大。
1.2.材料的疲勞特性
在變應力作用下，機械零件的主要失效形式是疲勞斷裂。疲勞斷裂是與應力循環次數有關的斷裂。
疲勞失效往往是在沒有明顯預兆的情況下突然發生的，因此常常造成嚴重的事故。據統計，飛機、車輛和機器中發生的事故有很大比例是疲勞失效造成的。因此，對于在變應力作用下的零件進行疲勞強度計算是非常必要的。
展開 【機械設計】工程師的奇思妙想——簡單卻巧妙的機械結構
（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
▲自行車鈴鐺結構簡圖
自行車鈴鐺是由三個軸平行的外嚙合直齒圓柱齒輪和一個簡單的搖桿機構組成的。當搖桿機構擺動時，帶動齒輪間轉動，撞擊鈴鐺從而發出聲音。
03 機械鍵盤
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機械鍵盤是一種升級進化復興的鍵盤，它區別于普及型薄膜鍵盤，機械鍵盤內部是一塊完整電路板，有的加裝鋼板，其上焊接按鍵開關（軸體）。拔掉鍵帽可見每一顆按鍵都有一個單獨的Switch（也就是開關）來控制閉合，這個開關也被稱為“軸”，軸體是根骨，鍵帽是血肉。
目前市面上銷售的機械鍵盤絕大多數使用確勵公司的MX軸，該系列軸體常見的有茶軸、青軸、黑軸以及紅軸四種，并有白軸、灰軸、綠軸等稀有或停產軸體。
茶軸：比起青軸，段落感要弱很多，而對比黑軸，又不是直上直下的感覺，2mm即可觸發。有人將其比喻為Cherry的秋天，結合了青軸與黑軸的特點，很容易被大眾所接受，茶軸的顏色與秋天的收獲的色彩更為接近。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
黑軸：段落感最不明顯，聲音最小，與青軸形成鮮明對比，直上直下，下壓1.5mm即可觸發。有人將其比喻為Cherry的夏天，無論你想得到急速或舒緩的輸入，黑軸都能自如應對，打字游戲都適合，但是由于觸發鍵程短，壓力克數較大，所以在游戲中有上佳的表現。黑軸機械鍵盤單個軸使用壽命長達5000萬次(其他為2000萬次)。
紅軸：與黑軸相似。但壓力克數比黑軸小，起35，終60（黑軸起點為40）。是08年出的新軸。手感比較輕盈。敲擊時沒有段落感，直上直下，觸發鍵程也同為2.0mm，敲擊時更加輕松，能很好兼顧游戲和打字的使用需求。
展開 【原創軟件】機械設計強度校核工具v1.0 ￥6
歡迎認識《機械設計強度校核工具》。
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這是一款面向機械設計工程師的強度校核計算軟件，集成常用的材料力學計算與判定邏輯。
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軟件包含五大模塊：
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1）正應力計算：拉伸/壓縮載荷應力與強度判定；
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2）剪切應力計算：剪切力作用下的應力與安全評估；
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3）沖擊載荷計算：動態沖擊影響與強度校核；
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4）軸扭轉強度計算：軸類零件扭轉強度與變形分析；
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5）彎曲強度計算：梁類構件彎曲應力與強度校核。
展開 【機械原理】機械設計的好案例，經典模具結構原理圖
機械設計是一個即簡單又復雜的工作，簡單是因為設計原理都通俗易懂，甚至很多非機械專業的人也可以很輕松的去從事機械相關的工作。復雜來說，是因為其實真正的設計是對簡單原理的復雜應用，即用簡單的原理實現復雜的連續動作，并兼具制造、裝配、維修的可行性與經濟性。所以，無論多么精巧的設計，體現的都是基本原理，無論多么簡單的原理，其應用場景及所能實現的功能都是無限的。
今天給大家分享一批模具結構圖，模具結構因為合模定位及脫模頂出等動作需要，一般都需要比較精巧的機構設計實現連續有邏輯的多個動作。是機械設計原理應用的絕佳體現形式，也是大家學習提升的上好的案例。希望大家能根據動作原理舉一反三，能更多的應用到自己的設計中。
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展開 對于機械碰撞除塵結構的模擬分析及結構調整 ￥10
機械碰撞結構的原理：
機械除塵是指利用物理力學原理（如重力、慣性、離心力、碰撞等）而非化學或電學手段分離氣體中固體顆粒物的技術。其核心在于通過機械力改變粉塵的運動軌跡，使其從氣流中脫離。以下為不同機械除塵的作用機制和粒徑要求：
原理
作用機制
典型設備
適用粒徑
重力沉降
粉塵因重力自然下落
沉降室
粗顆粒（>50μm）預處理
慣性分離
氣流急轉彎時粉塵因慣性撞向擋板
擋板除塵器
中顆粒（20~50μm）
離心分離
旋轉氣流中粉塵受離心力甩向壁面
旋風除塵器
細顆粒（5~20μm）主流技術
碰撞截留
粉塵直接撞擊濾材表面或被纖維攔截
布袋/濾筒除塵器
超細顆粒（<5μm）高效過濾
本次模擬實驗我們選擇慣性分離的原理，利用擋板除塵這種低阻特性，能否達到較高的除塵效率.
平板+平板（錯位平板）
1、結構：由一系列平行的平板以一定間距錯位排列組成，形成曲折的流道。
2、工作原理：氣流在流道中被迫多次改變方向（曲折前進）。在每一個拐角處，粉塵顆粒因慣性都有機會撞擊到下一塊平板的壁面上。這是一種多級、串聯的碰撞捕獲機制。
折板+平板（ V型板+平板）
1、結構：通常是在一塊平板的下游側安裝一個V型槽板（或稱人字板）。V型的開口迎向氣流。
2、工作原理：這是一個兩級、協同的捕獲機制：第一級 - 平板：部分大顆粒在平板上發生慣性碰撞。
展開 結構工程師狂喜：如何用代理模型快速評估結構強度
迫于領導/甲方/內心的壓力，我們在做結構仿真時，經常要算很多案例。每算一次，都要調整幾何，重畫網格和再次求解。
雖然沒技術含量，但誰做誰知道，很磨人。
本文展示個更快的方法，用代理模型快速評估一個新方案的結構強度。
案例背景是航天飛船的一個薄壁承力結構。結構本身就復雜，受力后還牽涉到非線性和屈曲。用常規的有限元方式去評估它的結構強度，計算成本有億點高。
下面這個表格就是用有限元計算得到的結果，其中X1~X12是結構的設計參數。后面幾列是輸出值，其中就包括我們最關心的應力。
差不多200組，仿真工程師要熬多少個日夜。
我們這個案例要做的，就是基于這些數據，訓練得到一個代理模型。之后再遇到新的結構就直接用代理模型計算，那速度相比有限元不知道快到哪里去了。
創建代理模型第一步，打開數據建模軟件DTEmpower，沒安裝的可以去天洑軟件官網下載，安裝就自帶免費試用。
軟件啟動后，新建項目導入數據表格。
然后創建流程，選擇專業模式。之后在畫布依次拖入數據讀取、空值處理、變量設定、數據清理AIOD、重要性分析MDA，以及數據分割節點。
然后連線，表示數據傳遞。
這些節點都什么作用呢？
數據讀取不說了。
空值處理，將存在空值的數據行刪除。你打開數據表細看，能發現有些行的數據是存在空值的。那這一行就不能用來做模型訓練，需要刪除。
變量設定，確定模型的自變量和因變量。顯然，X1~X12這12列是自變量，應力就是因變量。
數據清理AIOD，刪除異常數據。AIOD會給每組數據的風險值打個分，分數越高表示它是異常值的風險越大，要抓緊刪除，防止影響模型精度。
MDA節點，刪除不重要的變量。模型的自變量很多，但并不是每個都重要。
展開 
這些機械動圖讓你機械結構全明白
星形彈性聯軸器
萬向聯軸器
滑塊聯軸器
梅花型彈性聯軸器
十字滑塊聯軸器
單片摩擦離合器
多片摩擦離合器
電磁摩擦離合器
傳動軸
鏈傳動
滾動軸承組成
調心軸承
【機械設計】機械結構優化設計之裝配工藝設計注意事項，總結的夠全夠專！
可改用圖a'結構(裝配時杠桿與導向葉輪之間的相對位置常需調整，不可能用普通錐形銷釘)
3.統一和簡化裝配操作
(1)對每一組件盡量采用統一的接合方向和接合方法
(2)選用合適的接合方式，使機械加工和裝配的總勞動量減少
減速箱用圖a'接合方式，機械加工量雖然比圖a大，但由于裝配大大簡化，還是合理的
根據實際情況，有時采用對稱對路構，可簡化裝配。
機械結構可靠性設計與傳統安全系數法機械設計的關系
在機械結構的傳統設計中，產品的設計者主要從滿足產品使用要求和保證機械性能要求出發進行產品設計。在滿足這兩方面要求的同時，必須利用工程設計經驗，使產品盡可能可靠，這種設計不能回答所涉及產品的可靠程度或發生故障概率是多少。
當設計者不能確定設計變量和參數時，為了保證所設計的產品的結構安全可靠，一般情況下在設計中引入一個大于1的安全系數，試圖一次來保證機械產品不會發生故障。所以傳統設計方法一般也稱“安全系數法”。
安全系數法的基本思想是：機械結構在承受外載荷后，計算得到的應力應該小于該結構材料的許用應力。
在傳統設計中，只要安全系數大于某一根據實際使用經驗規定的數值就認為是安全的。但安全系數本身就實質而言，仍是一個“未知”的系數。安全系數的概念本身包含著一些無法定量表示的影響因素。不同的設計者由于經驗的差異，其設計的結果有可能偏于保守或危險，前者會導致結構尺寸過大，重量過重，費用增加，后者則可能使產品故障頻繁，甚至產生嚴重“機毀人亡”后果。
從可靠性角度考慮，影響機械產品故障的各種因素可概括為“應力”和“強度”。“應力”大于“強度”時，故障發生。應力包括各種環境因素，例如：溫度、適度、腐蝕、粒子輻射等。應力使一個受多種因素影響的隨機變量，具有一定的分布規律。受材料的譏刺惡性能、工藝環節的波動和加工精度等的影響，強度也是具有一定分布規律的隨機變量。在這種情況下，研究機械結構的可靠性問題就是機械概率可靠性設計。
一概率論和樹立統計位理論基礎的可靠性設計方法比常規的安全系數法更合理，可靠性設計能得到所要求的恰如其分的設計，能得到較小的零件尺寸、體積和重量，從而節省原材料、加工時間，可以是所設計的零件具有可預測的壽命和失效概率，而安全系數則不能。
展開 鋼結構連接、鋼結構強度穩定性、鋼筋支架、格構柱計算
◆鋼結構強度穩定性計算
一、構件受力類別：
軸心受彎構件。
二、強度驗算：
1、受彎的實腹構件，其抗彎強度可按下式計算：
Mx/γxWnx + My/γyWny ≤ f
式中 Mx，My──繞x軸和y軸的彎矩，分別取 100.800×106 N·mm,10.000×106 N·mm；
γx, γy──對x軸和y軸的截面塑性發展系數，分別取 1.2,1.3；
Wnx,Wny──對x軸和y軸的凈截面抵抗矩,分別取 947000 mm3, 85900 mm3；
計算得：Mx/(γxWnx)+My/(γyWny)=100.800×106/(1.2×947000)+10.000×106/(1.3×85900)=178.251 N/mm2
受彎的實腹構件抗彎強度=178.251 N/mm2 ≤抗彎強度設計值f=215 N/mm2，滿足要求！
2、受彎的實腹構件，其抗剪強度可按下式計算：
τmax = VS/Itw ≤ fv
式中 V──計算截面沿腹板平面作用的剪力,取 V=10.300×103 N；
S──計算剪力處以上毛截面對中和軸的面積矩,取 S= 947000 mm3；
I──毛截面慣性矩,取 I=189300000 mm4；
tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；
計算得：τmax = VS/Itw =10.300×103×947000/(189300000×8)=6.441N/mm2
受彎的實腹構件抗剪強度τmax =6.441N/mm2≤抗剪強度設計值fv = 175 N/mm2，滿足要求！
展開 