荣见华,傅建林.典型三维机械结构拓扑优化设计.机械强度, 2006, 28 (06) ：825-832
水泥混凝土强度的检测方法
水泥混凝土强度的检测方法 1、水泥砼抗压强度 测定砼抗压强度是评定砼品质的主要指标。目前，砼抗压强度试件以边长为150mm的正立方体为标准试件，砼强度以该试件标准养护到28天，按规定方法 测得的强度为准。 当砼抗压强度采用非标准试件时，其集料粒径要求及抗压强度尺寸换算系数如下： 集料粒径要求及抗压强度换算系数 集料最大粒径 试件尺寸（mm）尺寸换算系数 （mm） 30 100×100×100 0.95 40 150×150×150 1.00 60 200×200×200 1.05
砼立方体试件抗压强度计算：R=P/A 其中：R—砼抗压强度（MPa）P—极限荷载（N）A—受压面积（mm2）注：①以3个试件测值的算术平均值为测定值。如任一个测值与中间值的差值超过中间值的15%，则取中间值为测定值；如有两个测值与中间值的差值均超过上述规定时，则该组试验结果无效。②结果计算至0.1MPa。③非标准试件的 抗压强度应乘以尺寸换算系数。 2、砼抗折（抗弯拉）强度 测定砼抗（抗弯拉）极限强度，是为了提供水泥砼路面设计参数，检查水泥砼路面施工品质和确定抗折弹性模量试验加荷标准。 水泥砼抗折强度是以150mm×150mm×550mm的梁形试件，在标准养护条件下，达到规定龄期后，在净跨450mm，双支点荷载作用下的弯拉破坏，并按规定的计算方法得到的强度值。 砼抗折强度计算：Rb=PL/bha 其中：Rb—抗折强度（MPa）；P—极限荷载（N）；L—支座间距（L=450mm）；b—试件宽度（mm）；h—试件高度（mm）。 注：①如断面位于加荷点外侧，则该试件之结果无效；如两根试件无效，则该组结果作废。断面位置在试件断块短边一侧的底面中轴线上量得。②以3个试件测值的算术平均值为测定值。如任一个测值与中间值的差值超过中间值的15%，则取中间值为测定值；如有两个测值与中间值的差值均超过上述规定时，则该组试验结果无效。③结果计算至0.01MPa。④采用100mm×100mm×400mm非标准试件时，所取得的抗折强度值应乘以尺寸换算系数0.85。
结构拓扑优化的组合准则及应用
结构拓扑优化的组合准则及应用 丁繁繁* 郭兴文 (河海大学工程力学系,江苏,南京,210098) 摘要：本文研究了拓扑相关荷载作用下连续体结构拓扑优化设计问题，探讨了ESO 方法中单独应用最大拉应变准则或主应力准则来删除单元的问题,提出了基于主压应力删除准则与最大拉应变删除准则的组合优化删除准则,给出了组合准则的迭代步骤.依据所提准则与迭代步骤, 应用Ansys 分析软件对一受拓扑相关径向均布荷载作用的连续体进行了拓扑优化设计,获得了相应的最优拓扑结构,算例表明,本文提出的组合优化法可以消除单一应力删除准则在优化过程中出现的迭代波动问题,能加快拓扑优化的收敛速度. 关键词:拓扑优化, 拓扑相关荷载, 主应力准则, 最大拉应变准则，组合准则 1.前言 结构拓扑优化设计是目前结构优化设计领域最赋有挑战性的研究课题,近十几年来，随着科学技术的进步, 结构拓扑优化设计得到了迅速的发展. 有关结构拓扑优化设计的最新发展,文献以综述的形式作了详细的叙述.连续体结构拓扑优化方法主要有均匀化法、两相法、内力法、变厚度法、变密度法、人工材料、渐进结构优化法及线性规划法等。其中渐进结构优化法(简称ESO)是通过一定的删除准则，将无效或低效的材料逐步去掉,结构将逐渐趋于优化。该方法可采用已有的有限元分析软件,通过迭代过程在计算机上实现,该法的通用性很好。 ESO 法最早是由澳大利亚华裔学者谢忆民于1993年提出来的。随后得到了荣见华等人的发展，成功应用于包含应力、位移（刚度）、临界应力和动力学约束的众多结构拓扑优化领域。基于主应力的ESO 法考虑了实际材料在拉、压应力方面的特性差异，特别适用于一些拉压性质明显的建筑类型，例如桥梁工程，从而改进了ESO 法的工程适用性。 ]4~1[]5[目前,连续体结构拓扑优化研究主要集中在荷载作用位置及作用方向不变情况下的结构拓扑优化问题，而对于荷载作用位置变动情况下的连续体结构拓扑优化研究刚刚起步. ]6[本文研究了荷载位置随拓扑变化而变化作用下的连续体结构拓扑优化问题，该连续体结构是一混凝土受压结构。优化过程中在进行尝试使用不同删除准则的基础上,提出了基于主压应力删除准则与最大拉应变删除准则的组合优化删除准则.依据提出的组合优化删除准则, 应用Ansys 分析软件对一受径向均布荷载作用简支的矩形初始构型进行了拓扑优化设计, 获得了相应的最优拓扑结构,算例表明,本文提出的组合优化法可以消除单一应力删除准则https://www.360docs.net/doc/7f933019.html,
材料压缩试验(抗压强度检测)
材料压缩试验 压缩试验是测定材料在轴向静压力作用下的力学性能的试验，是材料机械性能试验的基本方法之一。 试样破坏时的最大压缩载荷除以试样的横截面积，称为压缩强度极限或抗压强度。 压缩试验主要适用于脆性材料，如铸铁、轴承合金和建筑材料等。对于塑性材料，无法测出压缩强度极限，但可以测量出弹性模量、比例极限和屈服强度等。 与拉伸试验相似，通过压缩试验可以作出压缩曲线。图中为灰铸铁和退火钢的压缩曲线。曲线中纵坐标P为压缩载荷，横坐标Δh为试样承受载荷时的压缩量。如将两坐标值分别除以试样的原截面积和原高度，即可转换成压缩时的应力－应变曲线。图中Pp为比例极限载荷，P0.2为条件屈服极限载荷，P b为破坏载荷。在压缩试验中，试样端面存在较大的摩擦力，影响试验结果。试样越短影响越大，为减少摩擦力的影响，一般规定试样的长度与直径的比为1～3，同时降低试样的表面粗糙度，涂以润滑油脂或垫上一层薄的聚四氟乙烯等材料。 国家标准： 压缩试验： GB/T7314-2005《金属材料室温压缩试验方法》 抗压强度： CECS278-2010剪压法检测混凝土抗压强度技术规程 CJ/T445-2014给水用抗冲抗压双轴取向聚氯乙烯（PVC-0）管材及连接件 DG/TJ08-2020-2007结构混凝土抗压强度检测技术规程-回弹法、超声回弹综合法、钻芯法(附条文说明) DG/TJ08-507-2003高强混凝土抗压强度非破损检测技术规程(附条文说明)
GB/T10424-2002烧结金属摩擦材料抗压强度的测定 GB/T10516-2012硝酸磷肥颗粒平均抗压碎力的测定 GB/T11106-1989金属粉末用圆柱形压坯的压缩测定压坯强度的方法 GB/T11837-2009混凝土管用混凝土抗压强度试验方法 GB/T12587-2003橡胶或塑料涂覆织物抗压裂性的测定 GB/T13465.3-2002不透性石墨材料抗压强度试验方法 GB/T14041.3-2010液压滤芯第3部分：抗压溃（破裂）特性检验方法 GB/T14201-1993铁矿球团抗压强度测定方法 GB/T14208.3-2009纺织玻璃纤维增强塑料无捻粗纱增强树脂棒机械性能的测定第3部分：压缩强度的测定 GB/T1454-2005夹层结构侧压性能试验方法 GB/T15560-1995流体输送用塑料管材液压瞬时爆破和耐压试验方法 GB/T15777-1995木材顺纹抗压弹性模量测定方法 GB/T1935-2009木材顺纹抗压强度试验方法 GB/T1936.1-2009木材抗弯强度试验方法 GB/T1938-2009木材顺纹抗拉强度试验方法 GB/T1939-2009木材横纹抗压试验方法 GB/T1942-2009木材抗劈力试验方法 GB/T1943-2009木材横纹抗压弹性模量测定方法 GB/T19496-2004钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法 GB/T1964-1996多孔陶瓷压缩强度试验方法 GB/T22307-2008密封垫片高温抗压强度试验方法
升降辊床连杆摇臂结构拓扑优化设计
升降辊床连杆摇臂结构拓扑优化设计 升降辊床作为一种新型输送设备，具有高速、稳定、易于维护等优点，在各汽车焊装车间得到了广泛应用。文章对辊床连杆摇臂结构进行动力学分析，在此基础上针对摇臂结构进行结构拓扑优化，改善机构应力应变并提升疲劳寿命。 标签：升降辊床;摇臂结构;有限元;拓扑优化;疲劳寿命 引言 “冲压、焊装、油漆和总装”被称为当代汽车制造的四大工艺[1]，在上汽大众仪征工厂焊装车间，焊接工艺种类多达8至10种，用来转运车身的工艺生产线多达12条，拥有德国KUKA自动化机械臂800多台，工艺过程极其复杂，工位数量繁多。基于曲柄连杆摇臂结构的Siemens高速输送升降辊床的大量应用，极大地提高了生产节拍，使生产线实现了柔性生产，产能得到大幅度提高[2]。 1 辊床结构及动力学分析 本文以西门子公司11-0908-1200系列升降辊床为研究对象，主要参数如表1所示。升降辊床主要由底座、升降机構、水平输送辊床和控制系统四大部分组成，实现其升降功能的是一个典型的多连杆机构，并可拆分为两个四杆机构，即前半部分为曲柄连杆摇臂机构[3-4]，后半部分为平行四杆机构，因此，在运动学分析计算中可以忽略后半部分的平行四杆机构，仅分析前半部分的曲柄连杆摇臂机构[5]（图1）。 为了解曲柄连杆摇臂机构在其运动周期内各构件的受力情况，在Adams软件中创建升降辊床曲柄连杆摇臂动力学仿真模型，施加辊床框架及雪橇、车身的重力负载为13000N，直接作用在前后摇臂上，受力方向始终竖直向下，经求解，后摇臂受到来自连杆的峰值拉力为17588N，在升降辊床从低位向高位运行过程中，摇臂克服负载力并将其向上举升，拉力从峰值开始逐渐降低为0N。 2 辊床有限元仿真分析 对辊床连杆结构进行有限元分析。摇臂的制造原材料为Q235B，建立摇臂模型并导入到ANSYS软件中，网格划分后共得到47478个节点、19295个单元。连杆与后摇臂相连的铰接转动副-单孔摇臂关节轴承处，其转动副处最大受力为17588N，选取此瞬态时刻，对后摇臂进行静力学分析，施加负载、约束后进行计算，得到其应力、应变分析结果情况如图2所示。 通过分析发现，在主轴中部轴颈与曲柄连接处是应力集中最严重的部位，从有限元分析结果可以看出，最大应力为91.36MPa，虽然小于摇臂材料的屈服强度235MPa，但这些应力集中部位极易出现疲劳裂纹，直至机械失效损坏，该分析结果与摇臂在实际生产作业中发生的断裂故障一致。
强度与硬度之间的区别
强度与硬度之间的区别 金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出 强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机 材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法 硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法 硬度是物质受压变形程度或抗刺穿能力的一种物理度量方式。硬度可分相对硬度和绝对硬度。绝对硬度一般在科学界使用，生产实践中很少用到。我们通常使用硬度体系为相对的硬度，常用有以下几种标示方法：里氏、洛氏、布氏、肖氏（也叫邵氏，邵尔，英文SHORE)四种。邵氏一般用于橡胶类材料上。另外还有维氏（韦氏）、鲁氏、莫氏、铅笔硬度等等。 里氏硬度值以冲击体回跳速度与冲击速度之比来表示。计算公式：HL=1000*（VB/VA） HL——里氏硬度值 VB——冲击体回跳速度 VA——冲击体冲击速度 例如： 北京时代TH160里氏硬度计测量范围：HLD（170～960）HLD，测量方向：360°，可以测试里氏、布氏、洛氏B、洛氏C、维氏、肖氏硬度制，可存储数据，上下限设置范围：同测量范围，一体式热敏打印机，标准RS232通讯接口，市场价格14800元。 TH140里氏硬度计测量范围：HLD（170～960）HLD，强度范围（只限黑色金属材料），精
水泥机械强度的测定
水泥机械强度的测定 一． 目的意义 水泥的强度在使用中具有重要的意义。水泥强度是指水泥试体在单位面积上锁承受的外力，它是水泥的主要性能指标。水泥石混凝土的重要胶结材料，水泥强度时水泥胶结能力的体现，是混凝土强度的主要来源。检验水泥各龄期迁都，可以确定其强度等级，根据水泥强度等级又可以设计水泥混凝土的标号。是你强度检验主要是抗折强度与抗压强度的检验。 本实验目的： ① 学习水泥胶砂强度的测试方法，以确定水泥强度等级； ② 分析影响水泥胶砂强度测试结果的各种因素。 二． 实验原理 1、 抗折强度 材料的抗折强度一般采用简支梁法进行测定。对于均质弹性体，将其试样放在两支点上，然后再两支点间的试样上施加集中载荷时，试样将变形或断裂（图1）。由材料力学简支梁的受力分析可得抗折强度的计算公式： 2 2236 22bh PL bh L P W M R f =? == （1） 式中R f —抗折强度，MPa M —在破坏何种P 处产生的最大弯矩 W —截面矩量，断面为矩形时W=bh 2/6 P —作用于试体的破坏荷重，N L —抗折夹具两支承圆柱的中心距离，mm b —试样宽度，mm h —试样高度，mm 在水泥胶砂试体抗折强度测试中，两支承圆柱的中心距离L=100mm ；试样宽度b=40mm ；试样高度h=40mm 。将这些值代入（1）得
32 1034.223-?== P bh PL R f 应当注意的是，水泥胶砂试体是由晶体、 交替、未完全水化的颗粒、游离水和气孔等组成的不均质结构体。而且在硬化过程的不同龄期，试体内晶体、胶体、未完全水化的颗粒等所占的比率不同，导致试体的强度也不相同。因此，水泥胶砂试体不是均质弹性体，而是“弹-粘-塑性体”，用式（1）计算出的强度不完全 代表水泥胶砂试体的真实抗折强度值，但这种近似值已能满足工程测试的要求。 材料的抗折强度一般采用电动抗折试验机进行测定，其测力原理如图2所示。在这种情况下，力矩M 与各量的关系为： M 1=PL 1 M 2=SL 2 M 3=SA M 4=QB 平衡状态时： M 1=M 2 即1 2 L L S P = M 3=M 4 即A Q B S = 所以 B A Q L L P ??= 12 由于仪器设定为：力臂L 1=1长度单位，A=1长度单位，L 2=5长度单位，B=10（长度单位），所以： Q Q B A Q L L P 501 110512=??=??= Q Q P R f 117.0105034.21034.233=??=?=-- (2) 2、抗压强度
结构拓扑优化设计的三角网格进化法
第19卷 第3期应用力学学报Vol.19 No.3 2002年9月CHINESE JOURNAL OF APPL IE D MECHANICS Sep.2002 文章编号:100024939(2002)0320050204 结构拓扑优化设计的三角网格进化法Ξ 罗 鹰 段宝岩 (西安电子科技大学 西安 710072) 摘要:针对进化式拓扑优化方法的不足,提出了一种基于遗传算法的新型进化式拓扑优化方法—三角网格进化法,该方法不仅能够同时进行拓扑、形状与截面变量优化设计,而且在优化过程中实现了退化和进化的统一,提高了优化效率。另外本文还首次对结构类型变量进行了优化计算,取得了有益的结果。最后几个数值算例证明了本方法的可行性和有效性。 关键词:拓扑优化;进化法;类型优化;遗传算法 中图分类号:039TB121 文献标识码: A 1 引 言 工程结构拓扑优化方法可分为两类:退化法和进化法。退化法又可进一步分为基结构方法(ground structural approach)[1]和均匀化方法(ho2 mogenization method)[2],退化法的基本思想是在优化前将结构所有可能杆单元(对基结构方法而言)或所有材料(对均匀化方法而言)都加上,然后构造适当的优化模型,通过一定的优化方法逐步删减那些不必要的结构元素(杆单元及节点)或材料,直至最终得到一个最优化的拓扑结构形式。当然,在删减的同时也可能伴随着少量结构元素的再加入。进化法[3～6]正好与退化法相反,它是从另一个途径考虑问题。根据给定的固定节点与载荷,首先给出简单拓扑结构形式,然后通过一定的优化策略不断增加结构元素,直到获得最优的拓扑结构。K irsch[5,6]曾对此类方法进行过分析与展望,并且由William在1995年提出了自然生长方法[3],Mc Keown在1998年又提出了节点增加方法[4]。它们的不足之处在于,优化过程中,只有结构元素(包括杆单元和节点)的增加而不能够删减。另外,根据目前所掌握的文献看,结构类型变量优化还未被问津。本文利用遗传算法(G A)将结构类型也作为一类设计变量,对它进行了数学优化计算的尝试。 2 优化模型 本文讨论的是结构的整体优化问题,设计目标是使结构整体重量最轻(或体积最小),而约束条件包括应力约束以及各节点坐标位移约束。设计变量包括结构类型、拓扑、可动节点坐标以及单元截面积四种参数。由于遗传算法(G A)[5,7,8,9]不能直接处理结构优化中各设计变量,而必须将它们转换成遗传空间中由基因个体排列组成的染色体或个体。为此,引入以下几组参数: 211 结构类型参数αi 杆系结构的类型不仅有桁架、刚架(梁)结构,还有杆、梁组合结构(即结构中既有杆单元又有梁单元)。为此引入参数αi(i=1,2,…,N)分别代表结构中各单元的类型。其中,N表示结构单元数。其数学表达式为: α i = 0 单元i为杆单元 1 单元i为梁单元 (i=1,2,…,N) (1)结构的总刚度方程为: Ξ基金项目:国家自然科学基金项目(95635150) 来稿日期:2001202220 修回日期:2002202227第一作者简介:罗鹰,男,1970年生,西安电子科技大学机电工程学院博士生;研究方向:面向工程的广义优化1
结构优化设计的综述与发展
结构优化设计的综述与发展 摘要：结构优化设计，就是在计算机技术等高科技手段的支持下，为了提升机械产品的性能、工作效率，延长机械产品的工作寿命，对机械产品的尺寸、形状、拓扑结构和动态性能进行优化的过程。这是机械行业发展的必然要求，也是信息时代的必然要求。结构优化设计，必须在保证机械产品满足工作需要的前提下，通过科学的计算来实行。文章将简单对结构优化设计的发展状况进行介绍，列举几种优化设计方法，以及讨论未来优化的发展情况。 关键词：结构优化设计发展优化设计方法 1 结构优化设计 结构优化简单来说就是在满足一定的约束条件下，通过改变结构的设计参数，以达到节约原材料或提高结构性能的目的。结构优化设计通常是指在给定结构外形，给定结构各元件的材料和相关载荷及整个结构的强度、刚度、工艺等要求的条件下，对结构进行整体和元件优化设计。结构优化设计一般由设计变量、约束条件和目标函数三要素组成。评价设计优、劣的标准，在优化设计中称为目标函数；结构设计中以变量形式参与的称为设计变量；设计时应遵守的几何、刚度、强度、稳定性等条件称为约束条件，而设计变量、约束函数与目标函数一起构成了优化设计的数学模型。结构优化的目的是让设计的结构利用材料更经济、受力分布更合理。 结构优化设计根据设计变量选取的不同可以分为截面（尺寸）优化、形状优化、拓扑优化三个层次。尺寸优化是选取结构元件的几何尺寸作为设计变量，例如，杆元截面积、板元的厚度等等[1]。而形状优化是选取结构的内部形状或者是节点位置作为设计变量。拓扑优化就是选取结构元件的有无作为设计变量，为0-1型逻辑型设计变量。 2 结构优化设计研究概况与现状 结构优化设计最早可以追溯到17世纪，伽利略和伯努利对弯曲梁的研究从而引发了变截面粱形状优化的问题。后来Maxwell和Michell提出了单载荷仅有应力约束条件下最小重量桁架结构布局的基本理论，为系统地分析结构优化理论作出了重大的贡献。然而长期以来，由于缺乏高速可靠的计算手段和理论，结构优化设计一直无法获取较大发展。 到上世纪六十年代，有限元技术借助于计算机技术，得到了极大的发展。1960年Schmit在求解多种载荷情况下弹性结构的最小重量问题时，首次在结构优化中引入入数学规划理论，并与有限元方法结合应用，形成了全新的结构优化思想，标志着现代结构优化技术的开始[2]。 1973年Zienkiewicz和Campbell[3]在解决水坝的形状优化问题时，首次以节点坐标作为设计变量，在结构分析方面使用了等参元，在优化方法上使用了序列线性规划的方法。其后，众多的学者在此基础上，逐渐发展形成了使用边界形状参数化方法描述连续
岩石强度分类
第二章天然石料 天然石料：天然岩石经机械或人工开采、加工（或不经加工）获得的各种块料或散粒状石材。 第一节岩石的形成与分类 岩石由于形成条件不同可分为： 岩浆岩（火成岩） 沉积岩（水成岩） 变质岩 一、岩浆岩 （一）岩浆岩的形成与分类 岩浆岩是由地壳深处熔融岩浆上升冷却而成的。 （1）深成岩：岩浆在地壳深处，在上部覆盖层的巨大压力下，缓慢且比较均匀地冷却而形成的岩石。 特点：矿物全部结晶，多呈等粒结构和块状构造，质地密实，表观密度大、强度高、吸水性小、抗冻性高。 建筑上常用的深成岩主要有花岗岩、闪长岩、辉长岩等。 （2）喷出岩：岩浆喷出地表时，在压力急剧降低和迅速冷却的条件下形成的。 特点：岩浆不能全部结晶，或结晶成细小颗粒，常呈非结晶的玻璃质结构、细小结晶的隐晶质结构及个别较大晶体嵌在上述结构中的斑状结构。 建筑上常用的喷出岩主要有玄武岩、辉绿岩、安山岩等。 （3）火山岩：火山岩也称火山碎屑岩，是火山爆发时喷到空中的岩浆经急速冷却后形成的。 常见的有火山灰、火山砂、浮石及火山凝灰岩等。 （二）岩浆岩的主要矿物成分 （1）石英：结晶状态的SiO2 强度高、硬度大、耐久性好。 常温下基本不与酸、碱作用。 温度达575℃以上时，石英体积急剧膨胀，使含石英的岩石，在高温下易产生裂缝岩浆岩分为：
酸性岩石(SiO2>65%) 中性岩石(65%≥SiO2≥55%) 碱性岩石（SiO2<55%） （2）长石：强度、硬度及耐久性均较低（与石英相比） 正长石（K2O·Al2O3·6SiO2） 斜长石钠长石（Na2O·Al2O3·6SiO2） 钙长石（CaO·Al2O3·2SiO2） 干燥条件下耐久性高， 温暖潮湿的条件下较易风化，特别遇CO2，更易于被破坏。风化后主要生成物是高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O）。 （3）云母：含水的铝硅酸盐，柔软而有弹性的成层薄片。 白云母 黑云母 云母含量较多时，易于劈开，降低岩石的强度和耐久性，且使表面不易磨光。 （4）暗色矿物：角闪石、辉石、橄榄石等着色深暗的铁镁硅酸盐类矿物，统称为暗色矿物。 特点：密度特别大（3～4）g/cm3。 与长石相比，强度高，冲击韧性好，耐久性也较高。 在岩石中含量多时，能形成坚固的骨架。 其它：黄铁矿（FeS2）， 特征：岩石表面具有锈斑。 黄铁矿遇水，易氧化成硫酸，腐蚀其它矿物，加速岩石风化。 二、沉积岩 （一）沉积岩的形成与分类 位于地壳表面的岩石，经过物理、化学和生物等风化作用，逐渐被破坏成大小不同的碎屑颗粒和一些可溶解物质。这些风化产物经水流、风力的搬运，并按不同质量、不同粒径或不同成分沉积而成的岩石，称为沉积岩。 特点：有明显的层理，较多的孔隙，不如深成岩密实。 （1）化学沉积岩：原岩石中的矿物溶于水，经聚集沉积而成的岩石。 常见：石膏、白云岩、菱镁矿及某些石灰岩。 （2）机械沉积岩：原岩石在自然风化作用下破碎，经流水、冰川或风力的搬运，逐渐沉积而成。
拓扑优化
拓扑优化研究方法综述 结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算 结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化 的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期，尤其在国内尚属于起步 阶段。1904年Michell在桁架理论中首次提出了拓扑优化的概念。自1964年Dorn等人提出基结构法，将数值方法引入拓扑优化领域，拓扑优化研究开始活跃。20世纪80年代初，程耿东和N.Olhoff在弹性板的最优厚度分布研究中首 次将最优拓扑问题转化为尺寸优化问题，他们开创性的工作引起了众多学者的 研究兴趣。1988年Bendsoe和Kikuchi发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化 设计，开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。1993年XieYM和StevenGP提出了渐进结构优化法。1999年Bendsoe和Sigmund证实了变密度法物理意义的存在性。2002年罗鹰等提出三角网格进化法，该方法在优化过程中 实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。 通常把结构优化按设计变量的类型划分成三个层次：结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化。尺寸优化和形状优化已得到充分的发展，但它们存 在着不能变更结构拓扑的缺陷。在这样的背景下，人们开始研究拓扑优化。拓 扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻 求最优材料的分布问题。寻求一个最佳的拓扑结构形式有两种基本的原理：一 种是退化原理，另一种是进化原理。退化原理的基本思想是在优化前将结构所 有可能杆单元或所有材料都加上，然后构造适当的优化模型，通过一定的优化 方法逐步删减那些不必要的结构元素，直至最终得到一个最优化的拓扑结构形式。进化原理的基本思想是把适者生存的生物进化论思想引入结构拓扑优化， 它通过模拟适者生存、物竞天择、优胜劣汰等自然机理来获得最优的拓扑结构。 退化法即传统的拓扑优化方法，一般通过求目标函数导数的零点或一 系列迭代计算过程求最优的拓扑结构。目前常用于拓扑优化的退化法有基结构 方法、均匀化方法、变密度法、变厚度法等。 进化法是一类全局寻优方法，目前常用于拓扑优化的进化法主要有遗 传算法、模拟退火算法和渐进结构优化法等。 什么是拓扑优化？ 拓扑优化是指形状优化，有时也称为外型优化。拓扑优化的目标是寻找承 受单载荷或多载荷的物体的最佳材料分配方案。这种方案在拓扑优化中表现为“最大刚度”设计。 与传统的优化设计不同的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量（参见“优化设计”一章）都是预定义好的。用 户只需要给出结构的参数（材料特性、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。 拓扑优化的目标——目标函数——是在满足结构的约束（V）情况下减少 结构的变形能。减小结构的变形能相当于提高结构的刚度。 下面是从振动论坛的回帖，有帮助的： ========================================================= =============== 求助：结构动力学优化设计（拓扑优化） veasha 发表于: 2009-2-27 11:44 来源: 振动资讯
锻造件的硬度要求和硬度计的选用
锻造件的硬度要求和硬度计的选用 锻造业是现代工业生产的支柱产业，许多复杂、力学性能要求较高的零件都优先选用锻造制坯的 方式来生产。与铸造件相比，锻造件组织细密，碳化物分布和流线分布合理，在硬度、塑性、韧性等 方面都得到了廉顾，只有最为优越的综合力学性能。此外，零件经过锻造加工还可以节约金属材料， 减小切销加工量，提高生产率。 锻造工件，一般作为机械零件的毛坯，为了消除锻造应力，便于随后的切削加工，锻造后要进行 适当的热处理，机械加工后还要进行最终热处理。力学性能是锻造件最重要的性能指标。几乎所有的 锻造件都要求进行拉伸试验，大部分锻造件都要求进行布氏硬度试验。经过机械加工和最终热处理后 的工件要进行洛氏硬度试验，如果工件尺寸过大，无法进行洛氏硬度试验，可采用肖氏或里氏硬度试 验代替。 作者收集整理了美国标准ASTM中关于锻造件硬度要求的部分规定。 本文主要有两部分内容，第一部分，列举出美国标准ASTM中典型锻造产品关于硬度要求方面的规定，第二部分，介绍在锻造产品上硬度计的选用方法。 美国ASTM标准中关于锻造件硬度的规定 1、用作压力容器构件的碳素钢锻造件（ASTM A266/A266M-90） 适用于供锅炉、压力容器及有关设备用的4个牌号碳素钢锻造件。需方可在锻造件上任何位置检 验其布氏硬度，硬度值应在下列范围内： 级别布氏硬度允许范围（HB） 1 121-170 2和4 137-197 3 159-207 2. 冷轧和热轧用合金锻钢轧辊（ASTM A427-87） 适用于黑色或有色金属扁平轧材的冷轧和热轧用均质淬硬合金锻钢轧辊。硬度要求. 生产厂应按供需双方一致同意的硬度范围提供轧辊。 硬度试验应检查每个轧辊的硬度，硬度值应在合同规定的范围内。可使用肖氏硬度计，洛氏硬度计或维氏硬度计测试。硬度试验步骤、试验数量及部位可由供需双方商定。为确保轧辊纵横方向均匀性，对于每个轧辊应进行足够数量的硬度试验。生产厂应提供一份硬度试验报告，钢号、轧辊、型号和硬度计的型号应写入报告。 3、一般工业用碳素钢和合金钢锻造件（ASTM A668-90） 适用于非处理的和热处理的一般工业用碳素钢和合金钢锻造件。 抗拉试验：锻造件应符合下表所示的抗拉性能。 硬度试验：应在最终热处理后（A类锻造件除外）和粗加工后进行布氏硬度试验；重量等于或小 于7000磅（3180公斤）的每个锻造件均应进行布氏硬度试验。 每个锻造件上硬度读数的平均值均应在下表规定的范围内。任何重量超过250磅（113公斤）锻 造件的硬度允许偏差，A类到E类不得超过30HB，F类到J类，不得超过40HB，K类到N类不得超过 50HB。
柔顺机构课程论文——陈举聪
柔顺机构课程论文——陈举聪 研究生课程实验报告 (2010-2011学年第二学期) 拓扑优化方法在柔顺机构设计中的应用 研究生:陈举聪 提交日期: 2011年9月13日研究生签名: 学号 201020100026 学院机械与汽车工程学院课程编号 S0802057 课程名称精密柔顺机构的分析与设计学位类别硕士任课教师张宪民王念峰教师评语: 成绩评定: 分任课教师签名: 年月日 拓扑优化方法在柔顺机构设计中的应用 陈举聪 摘要 本文由柔性机构的分析、设计相比相应的刚性机构的复杂性，引出了已经成功地被用来确定柔性结构的类型和尺寸拓扑优化方法。介绍了结构设计尺寸优化、形状优化和拓扑优化的三个层次，然后着重介绍了常用于柔顺机构设计的拓扑优化方法，如基础结构法、均匀化方法、变密度法、渐进结构优化法、水平集法等，最后指出机构拓扑优化设计的发展动态和应重点研究的内容。关键字:柔顺机构; 结构设计; 拓扑优化 精密柔顺机构的分析与设计 一、引言 柔顺机构是指能通过其部分或全部构件自身的弹性变形来完成运动和力的传递与转换的机械机构。一个柔顺机构能够传递或传输运动、力和能量。与刚体连接机
构不同, 柔顺机构不仅可以从铰链的运动来获得可运动性, 还可以从柔性部件的变形获得它们的可运动性。 相对于传统的刚性结构设计，柔性机构的设计是一个新兴的研究领域。利用柔顺机构传递运动具有以下优点:1、零件少，甚至只有一件，便于制造，免装配;2、无需铰链或轴承等运动副，运动和力的传递是利用组成它的某些或全部构件的弹性变形来实现;3、无摩擦、磨损及传动间隙，无效行程小，不需润滑，可实现高精度运动，避免污染，提高寿命;4、可存储弹性能，自身具有回程反力。 拓扑优化是通过有限元分析和优化方法相结合求解,是在一个给定的设计空间区域内,依据已知的外载荷或支撑等约束条件,解决材料的分布问题，从而使结构刚度最大化或输出位移、内部应力达到设计要求的一种结构设计方法。 拓扑优化是结构优化领域的研究热点，柔性机构拓扑优化是一个重要研究方向。拓扑优化方法的有如下特点:1、与形状优化和尺寸优化两种方法比起来，能够实现结构的轻量化;2、优化的构件中多有孔状结构，可能在制造上有些困难;3、设计过程中设计方案修改灵活。下面主要介绍了常用于柔顺机构设计中的拓扑优化方法。 二、结构的优化与设计 结构的优化与设计过程大体上可以分为尺寸优化、形状优化和拓扑优化三个层次，分别对应于不同的三个设计阶段，即详细设计、基本设计和概念设计 1 精密柔顺机构的分析与设计 三个阶段，具体如图1所示。 尺寸优化详细设计阶 段 结构优化形状优化基本设计阶
金属材料刚度强度及钢板知识
金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出 强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。 强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种: (1)抗压强度--材料承受压力的能力. (2)抗拉强度--材料承受拉力的能力. (3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力. (4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力. 材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级： 1）滑石2）石膏3）方解石4）萤石5）磷灰石 6）正长石7）石英8）黄玉9）刚玉10）金刚石 试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以 判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法 硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。 布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（参照GB/T231－1984），生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。 洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得最多。压痕较小，可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。
3D打印结构拓扑优化理论方法
3D打印结构拓扑优化理论方法 鑫精合-孙峰、李广生 1.结构优化综述 “传统的结构设计，在某种程度上可以说是一种艺术，要求人们根据经验和通过判断去创造设计方案”[1]。目前以力学、有限元法等为理论基础的CAD/CAE技术作为校验的手段应用于结构设计中。同时，伴随着计算机技术的高速发展，各类复杂工程结构问题已广泛开展了结构分析方法的应用。相比较传统的结构设计方法而言，以有限元法为核心内容包括CAD技术、多体系统动力学等在内的现代设计方法作为更为科学的手段取代了以往的艺术行为。结构优化又称结构综合，其研究内容指综合结构分析方法和数学规划理论，在满足规定约束条件下，使设计目标达到最优。与结构分析相比，结构优化使得人们在结构设计中不再局限于被动地对给定结构方案进行分析校核，而是主动地在结构分析的基础上寻找最优结构。 尽管结构优化与有限元法几乎同时起步，但其发展却较为落后。其主要原因在于：结构优化作为结构分析的逆问题，理论与方法还不够成熟；从实际需求考虑，产品结构满足功能要求具有必须性，而进一步的结构优化要求则基于可行方案通过优选方式得以满足。近几年来，随着能源危机、环境问题的日益严重，各行各业对结构优化需求在不断提高。以整车结构为例，汽车轻量化不仅能降低燃耗、改善运动和排气等多方面性能，而且为减振降噪和实现大功率化创造了条件。车辆轻量化程度已成为汽车企业技术实力的一项综合反映。发动机发展趋势最突出的特点在于大功率和高功率密度，大幅度减小动力系统的体积和重量是发动机轻量化、具有强劲能源动力的保障。对于航天航空产品而言，结构产品对重量的敏感度更高。例如在卫星上，甚至有结构重量减少一克，则运载火箭的重量减少一吨的说法。 2.连续体结构拓扑优化理论方法综述 拓扑优化的主要思想是将寻求结构的最优拓扑问题转行为在给定的设计区域内寻求材料的最优分布问题。如图1所示，自从程耿东院士和Olhof以及Bendsoe和Kikuchi[2]相继引入材料微结构概念和均匀化方法以来，有关结构拓扑优化理论与方法的研究呈现出丰富多彩的发展局面，形成了一系列各具特色的解决方法：变密度法[3]、水平集法[4]、拓扑导数法[5]、相场法[6]、渐进结构法[7]以及中国学者隋允康等[8]提出的独立连续映射法等。曾任国际多学科优化协会主席Sigmund等[9]指出：随着这些拓扑优化手段的不断发展和进步，它们之间的差异也越来越小。因此，他建议目前各自独立的拓扑优化研究机构应该联合起来，共同致力于提出一种最优的拓扑优化手段。近年来，移动组件构件法[10-11]的提出，体现了各类方法融合统一的趋势。
金属材料机械性能检测
金属材料机械性能检测 抗拉强度（tensile strength） 试样拉断前承受的最大标称拉应力。 抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。符号为RM，单位为MPA。 试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力（Fb），除以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度或者强度极限（σb），单位为N/mm2（MPa）。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为： σ=Fb/So 式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）；So--试样原始横截面积，mm2。 抗拉强度（Rm）指材料在拉断前承受最大应力值。 当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。 单位:kn/mm2(单位面积承受的公斤力) 抗拉强度：Tensile strength. 抗拉强度=Eh，其中E为杨氏模量，h为材料厚度 目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定! 屈服强度（yield strength） 屈服强度：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。如低碳钢的屈服极限为207MPa，当大于此极限的外力作用之下，零件将会产生永久变形，小于这个的，零件还会恢复原来的样子。 yield strength，又称为屈服极限，常用符号δs，是材料屈服的临界应力值。
现代机械强度理论及应用
课程：现代机械强度理论及应用姓名： 学号： 专业：机械工程
摘要 本文主要是对国内关于钢丝绳疲劳断裂问题研究的报告论文进行综述性的的总结，主要是关于钢丝绳在材料选择，加工工艺，热处理，表面磨损，疲劳强度等方向上的国内论文进行综述性的总结归纳，以更好的了解国内对钢丝绳疲劳断裂问题的研究进展。 Abstract This paper mainly reviewed the summary of the domestic research on the problem of wire rope fatigue fracture report papers, mainly on the wire rope in the choice of materials, processing technology, heat treatment, surface wear, fatigue strength and direction of the domestic paper reviewed the summary of domestic research on the steel wire rope fatigue fracture problems the progress in understanding better 关键字疲劳断裂、磨损、
引言 钢丝绳是一种柔性空间螺旋结构钢制品，将热轧钢线材冷拉成钢丝，然后按一定规则捻制成螺旋状钢丝束，其承载力和强度较高，且具有柔软性和吸收阻尼等优点，被广泛应用于矿山机械、航空航天、机械加工、建筑施工、桥梁建设和交通通讯等领域，其安全与否直接影响到各行业的安全生产使用和经济问题。例如，电梯钢丝绳安全与否是保障电梯安全运行的重要因素，直接影响到人流的运输甚至危及生命，所以在对电梯进行安全检测时，应将电梯钢丝绳的安全检测作为核心部分;起重机用钢丝绳一般用来悬吊重物并传递动力，其安全性是人们长期以来一直关心的问题;在架空索道中，钢丝绳扮演着缆车牵引的角色，钢丝绳是否安全可靠直接关系到缆车的安全性能;矿井提升钢丝绳担负着提升煤炭、升降人员和下放材料等重要任务，是维系井下和地面的主要运输工具，在整个煤矿生产中占有非常重要的地位，其可靠性直接关系到矿井正常生产和人员生命安全，一旦出现钢丝绳断裂，轻则财产损失，重则井毁人亡，造成重大事故。 目前，国内对钢丝绳的研究已经十分丰富，研究手段也越来先进，比如，应用显微镜观察钢丝绳微观裂纹，研究其断裂源的萌生及裂纹的扩张。运用金相分析研究其表面磨损材料的组成等。下面我们就几种典型的方法进行综述。
陶瓷材料抗压、抗折强度测试[1]
陶瓷机械强度测定 陶瓷是一种脆性材料，在捡选、加工、搬运和使用的过程中容易破损。因此，测定陶瓷的机械强度对陶瓷材料的科学研究、生产质量控制及使用都有重要的意义。测定陶瓷强度的负荷形式，一般用弯曲、拉伸或压缩。 一、实验目的 (1)了解影响陶瓷材料机械强度的各种因素； (2)掌握陶瓷强度的测试原理与测试方法。 二、实验器材 1、电子万能试验机 2、实验夹具 3、卡尺 4、磨片机 三、陶瓷强度的测定 （一）陶瓷抗压强度的测定 1、实验原理 陶瓷抗压强度的测定一般采用轴心受压的形式。陶瓷材料的破裂往往从表面开始，因此试样大小和形状对测量结果有较大的影响。试样的尺寸增大，存在缺陷的概率也增大，测得的抗压强度值偏低。因此，试样的尺寸应当小一点。以降低缺陷的概率，减少“环箍效应”对测试结果的影响。 试验证明，圆柱体试样的抗压强度略高于立方体的试样的抗压强度。这是因为，在制取试样时，圆柱体试样的一致性优于立方体。圆柱体的内部应力较立方体均匀。在对试样施加压力时，圆柱体受压方向确定，而立方体受压方向难于统一确定，不同方向的抗压强度有差异。 此外，试样的高度与抗压强度有关，抗压强度随试样高度的降低而增高。因此，采用径高比为1：1的圆柱体试样比较合适。 2、试样制备 (1)按生产工艺条件烧制直径(D)为(20土2)mm ，高度(H)为(20土2)mm 的规整样10件。试样上下两面在磨片机上用100号金刚砂磨料磨平整，试样上下两面的不平行度小于0.010mm ／cm ，试样中心线与底面的垂直度不小于0.0220mm ／cm 。 (2)将试样清洗干净，剔除有可见缺陷的试样，干后待用。 3、实验步骤 （1）测量试样受压面的尺寸，计算出面积。每组试样不少于5个。 （2）将试样放置在试验机压板的中心部位，以2×102N/s 的速度施加负荷，直至试样破坏，读 出试样破坏时的最大负荷。高气孔率试样没有明显破坏现象时，试样以高度变化10%作为试样破坏点。 （3）将测试结果代入下式计算压缩强度： S P R C 式中：C R ——压缩强度，MPa ； P ——破坏负荷，N ； S ——试样受力面积。 （二）抗折强度的测定 抗折强度极限是试样受到弯曲力作用到破坏时的最大应力。它是用试样破坏时所受弯曲力矩M 与被折断处的断面模数z 之比来表示。陶瓷制品的抗折强度还取决于坯料组成、生产方法、制造工艺的符点(坯料制备、成形、干燥、焙烧条件等)。同一种配方的制品，随着颗粒组成和生产工艺不同，其抗折强度有时相差很大。同配方不同工艺制备的试样(如研制成形的圆柱体试样和压制成形的长方形试样)，其抗折强度是不同的，所以测定时一定要各种条件相同，这样才能进行比较。