动力机械强度和振动(0).pptVIP

动力机械强度与振动 0-1 几个概念 1 转子：汽轮机的转动部分，包括叶片，叶轮，主轴及联轴器等。 2 静子：包括汽缸，汽缸法兰，法兰螺栓和隔板等。 3 静应力：稳定工况下不随时间变化的应力。 4 动应力：周期性激振力引起的振动应力，其大小和方向都随时间变化。 5 静强度校核：考虑材料在各种温度下的屈服极限，蠕变极限，和持久强度极限。 6 动强度校核：此处仅限于零件自振频率和激振力频率计算及安全性校核。 材料单向拉伸 材料拉伸曲线 几个名词： （1）比例极限σp ：应力-应变曲线上，线弹性区（弹性系数为常数）的最高应力值。 （2）弹性极限σe ：弹性变形区的最高应力值。 （3）屈服应力（流动极限）σs ：应力应变曲线上屈服平台对应的应力。对没有明显屈服平台的材料，工程上通常规定产生0.2%塑性应变所对应的应力值为屈服应力（这时也称为条件屈服应力）。 （4）强度极限σb ：使材料完全丧失承载能力的最大应力称为强度极限。 0-2 应力状态描述 1、微元体的应力 在直角坐标系中，微元体的应力状态由六个应力来表示： 2、当量应力：与多向应力状态等价的单向应力 有多种强度假说，透平中的韧性材料，常用的是“变形功准则”（Von Mises）：当两种应力状态下单位体积的变形功相等时，则两种应力状态是等价的。当量应力表达式为： 0-3 弹性状态 弹性状态：变形过程是可逆的。 在单向应力状态，同时考虑热变形，则虎克定律为： 在三向应力状态中，则为 以应变表示应力的方程为： 强度失效判据与强度设计准则 在复杂应力状态下，材料的强度失效，大致有两种形式： （1）脆性断裂，即产生裂纹并并导致断裂。 （2）屈服，即出现一定量的塑性变形后破坏。 1 脆性断裂的失效判据与设计准则（脆性材料） （1）最大拉应力准则（无裂纹脆性材料）（也称第一强度理论）： 无论材料处于什么状态，只要发生脆性断裂，其共同原因都是由于微元内的最大拉应力达到了某个共同极限值。通常这个极限值取成强度极限。这一准则适用于均质脆性材料，如玻璃、石膏和某些陶瓷。 （2）最大拉应变准则（无裂纹脆性材料）（第二强度理论） 无论材料处于什么应力状态，只要发生脆性断裂，其共同的原因都是由于微元的最大拉应变达到某一共同的极限值。通常取达到强度极限时的应变值为这一极限值。这一准则只适用于少数脆性材料。 2 屈服的失效判据与设计准则（韧性材料） （1）最大剪应力准则（第三强度理论） 无论材料处于什么应力状态，只要发生屈服（或剪断），其共同原因都是微元内的最大剪应力达到了某个共同极限。 （通常认为单向拉伸试验中截面正应力达到屈服应力时即发生屈服。） 对低强化韧性材料（例如退火钢）的屈服状态描述较好。 （2）变形能密度准则（第四强度理论） 无论材料处于什么状态，只要发生屈服（或剪断），其共同原因都是由于微元内变形能密度达到了某个共同极限值。 对碳素钢和合金钢等韧性材料，以及铜、镍、铝等大量工程韧性材料的屈服状态描述较好。 强度失效判据的注意事项 判别将会发生什么形式的失效：屈服还是断裂，然后选用适合的判据。 材料的失效形式不仅取决于材料的力学行为，而且与其所处的应力状态、温度和加载速度等都有一定的关系。试验表明，韧性材料在一定条件下（例如低温或三向拉伸时），会表现为脆性断裂。脆性材料在一定的应力状态（例如三向压缩）下，会表现出塑性屈服或剪断。 材料力学、结构力学和弹性力学的研究范围 材料力学：重点研究杆状构件的力学性质。 结构力学：在材料力学的基础上，研究杆件构成的结构的力学性质。 弹性力学：对杆件、板件、壳体和实体作更精细的研究。 0-4 塑性状态 塑性状态：卸载后存在不可恢复的永久变形。 1、屈服准则（弹性和塑性状态的分界） 单向应力状态时，当剩余变形达到0.2%应变时，这时应力称为屈服极限。通常简化起见，在这之前为弹性变形，之后为塑性变形阶段。 对多向应力状态，常用屈服准则确定弹塑性的分界点： （1）Von Mises屈服准则（变形能理论） （2）Tresca屈服准则（最大剪应力理论） （3）线性Mohr-Coulomb与线性Drucker-Prager准则（（莫尔-库仑条件）混凝土材料的屈服，（德鲁克-普拉格条件）岩土材料的屈服） （4）抛物线Mohr-Coulomb准则 （5）Mises-Hill屈服准则 （6）与温度有关的屈服准则 2、流动准则 流动准则定义塑性应变增量的分量和应力分量以及应力增量分量之间的关系，又称增量理论。 0-5 粘塑性状态（蠕变） 当材料温度达到