第18讲 模型试验.pptVIP

模型试验 学习内容 基本内容：掌握模化与模型的定义，掌握模型分类及其具体内容；掌握模化设计和模型试验的方法。 重点内容：掌握模化设计和模型试验的方法。 一. 模型与模化 模型：指和实物的形态、工作规律或信息传递相似的物体或设备。或者说，模型是对所要研究的对象在某些特定方面的抽象。 模化：是实物（原型）的形态、工作规律或信息传递规律在特定的（一般是简化的模型）条件下的一种再现。 二. 模型的分类 1. 物理模型 保持工作规律相似的模型； 模型与原型的区别只在于大小比例不同。 2. 数学模型 保持信息传递规律相似的模型。 模型与原型所进行的现象的物理过程本质不同，但信息的传递或过程是用同一类型方程式描述的。 3. 机理模型与统计模型 机理模型： 4. 模化设计时注意点 必须先求出或确定已定相似准则和待定相似准则 确定模型和原型之间相应物理量的比例。 二. 模化设计 确定模型的尺寸和材料 三. 模型试验 计算模型的工作条件； 模拟模型的工作条件； 测定与相似准则有关的物理性能参数。 四. 试验数据综合方法 目的：将试验数据推广到原型上； 应用π定理，将试验结果整理成准则方程式； 试验得到的准则方程式应用到相似原型上。 五. 分析原型性能系数 在推广试验结果的基础上，调整原设计的参数、尺寸和结构，使其性能最佳。 例1 不同材料的模型刚度试验 某起重机上的某零件，载荷为106N，材料是钢，许用拉伸应力[σ]=30N/mm2，弹性模量E=2×105N/mm2，其允许的最大拉伸变形量[δ]=0.25mm。现拟采用有机玻璃作模型试验，[σ]m=5.5N/mm2，Em=3100N/mm2。试作模化设计。假定模型上最大拉伸变形量δm=0.7mm时符合刚度要求，试问此时零件原型上的最大拉伸变形量是否符合刚度要求。 解答： 例2 相同材料的模型刚度试验 某平面弯曲的梁，其载荷为P。今作模型试验，模型与原型材料相同，尺寸常数Cl=10，为便于测量，希望模型变形为原型变形的5倍。试求模型的载荷Pm。 解答： 2）求模型上的载荷 例3 如图所示，在转动的轴上加的载荷为P。拟在模型上作轴的疲劳强度试验，尺寸常数Cl=5。若模型应力和原型相同，试求模型上应加的载荷Pm；为了缩短模型疲劳寿命的试验时间，拟加大应力至原型的10倍。试求模型上应加的载荷Pm。 解答： 1）相似准则与相似指标 2）求模型上的载荷 * * * 定量研究用模型 模型 定性研究用模型 物理模型 数学模型 机理模型 统计模型 局部模型 近似模型 定律定理 特殊模型 演绎推理 统计模型： 大量事例 系统模型 归纳统计 理论建模方法 辨识建模方法 1. 确定模型尺寸 相似常数： 大→试验误差大 小→材料费用高 2. 材料选择 1）变形大、应力大，易于测量；（力学性能） 2）强度适当，性能稳定；（稳定性） 3）加工、成型性能好；（制造性能） 4）价格低廉。（成本） １．设计模型 设定尺寸比例系数： 应力相似常数： 弹性模量相似常数： 2．相似准则与相似指标 由 相似准则： 相似指标： 和 可得： 和 和 3. 确定模型上的加载力 4. 验算零件原型的变形是否符合要求 满足刚度要求 1．相似准则与相似指标 弯矩常数： 弹性模量常数： 载荷常数： 截面惯性矩常数： 相似指标 相似准则 相似指标 相似准则 应力常数： 弯矩常数： 抗弯截面常数： * *