结构设计及强度校核

轴得设计、计算、校核以转轴为例,轴得强度计算得步骤为:一、轴得强度计算1、按扭转强度条件初步估算轴得直径机器得运动简图确定后,各轴传递得P与n为已知,在轴得结构具体化之前,只能计算出轴所传递得扭矩,而所受得弯矩就是未知得。

这时只能按扭矩初步估算轴得直径,作为轴受转矩作用段最细处得直径dmin,一般就是轴端直径。

根据扭转强度条件确定得最小直径为:(mm)式中:P为轴所传递得功率(KW)n为轴得转速(r/min)Ao为计算系数,查表3若计算得轴段有键槽,则会削弱轴得强度,此时应将计算所得得直径适当增大,若有一个键槽,将d min增大5％,若同一剖面有两个键槽,则增大10％。

以dmin为基础,考虑轴上零件得装拆、定位、轴得加工、整体布局、作出轴得结构设计。

在轴得结构具体化之后进行以下计算。

2、按弯扭合成强度计算轴得直径l)绘出轴得结构图2)绘出轴得空间受力图3)绘出轴得水平面得弯矩图4)绘出轴得垂直面得弯矩图5)绘出轴得合成弯矩图6)绘出轴得扭矩图7)绘出轴得计算弯矩图8)按第三强度理论计算当量弯矩:式中:α为将扭矩折合为当量弯矩得折合系数,按扭切应力得循环特性取值:a)扭切应力理论上为静应力时,取α=0、3。

b)考虑到运转不均匀、振动、启动、停车等影响因素,假定为脉动循环应力,取α=0、59。

c)对于经常正、反转得轴,把扭剪应力视为对称循环应力,取α=1(因为在弯矩作用下,转轴产生得弯曲应力属于对称循环应力)。

9)校核危险断面得当量弯曲应力(计算应力):式中:W为抗扭截面摸量(mm3),查表4。

为对称循环变应力时轴得许用弯曲应力,查表1。

如计算应力超出许用值,应增大轴危险断面得直径。

如计算应力比许用值小很多,一般不改小轴得直径。

因为轴得直径还受结构因素得影响。

一般得转轴,强度计算到此为止。

对于重要得转轴还应按疲劳强度进行精确校核。

此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重得轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量得塑性变形。

轴的结构设计及强度计算（1）轴的概述一．轴的功能及分类１．功能支撑回转零件并传递扭矩。

2．分类轴的用途及分类轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力按照承受载荷的不同，轴可分为：心轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。

传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。

转轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。

按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。

直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。

轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。

除了刚性轴外，还有钢丝软轴，可以把回转运动灵活地传到不开敞地空间位置。

二．轴的材料轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。

碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，适用于一般要求的轴。

合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，在传递大功率并要求减小尺寸和质量、要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常采用合金钢。

在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。

高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。

三．轴设计的主要内容轴的设计包括结构设计和工作能力验算两方面的内容。

（1）根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。

（2）轴的承载能力验算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的验算。

轴的设计过程是：选择材料—初估轴径—结构设计—校核强度，刚度，稳定性（2）轴的直径初估方法：类比法按扭矩估算一．轴的扭转强度强度条件：校核式：τT =T/WT=9.55 106P/0.2d3n≤[τT]设计式：d ≥[]362.01055.9n P T τ⨯=C 3nP C---系数（表12-2）（3）轴的结构设计轴的结构设计应该确定：轴的合理外形和全部结构尺寸。

强度校核的基本步骤强度校核是工程设计中非常重要的一环，它可以确保设计的结构在使用中具备足够的强度和承载能力，保证结构的安全性。

本文将介绍强度校核的基本步骤，帮助读者了解如何进行强度校核。

1. 确定设计目标和要求强度校核的首要任务是明确设计目标和要求。

根据工程的具体情况，确定结构的使用要求、载荷条件、安全系数等参数。

这些参数将直接影响强度校核的结果，因此必须准确明确。

2. 确定结构模型在进行强度校核之前，需要确定结构的模型。

根据设计要求和结构形式，选择适当的数学模型或者三维模型进行分析。

对于简单的结构，可以使用经验公式进行计算，对于复杂的结构，可以使用有限元分析等方法进行模拟。

3. 确定载荷条件载荷条件是强度校核中非常重要的一步。

根据设计要求和结构的使用情况，确定结构所受到的各种静载荷、动载荷、温度载荷等。

这些载荷将作为输入参数，用于后续的计算。

4. 计算内力在强度校核中，需要计算结构各个截面的内力。

根据结构的受力特点和载荷条件，利用静力学原理计算结构各个截面的受力情况。

可以通过手算、数值计算或者专业软件进行计算。

5. 选择材料参数强度校核中还需要选择合适的材料参数。

根据结构的材料特性、设计要求和强度标准，选择适当的材料参数。

这些参数包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度等。

6. 进行强度校核计算在完成前面的准备工作后，可以进行强度校核的计算。

根据结构的受力情况、材料参数和强度标准，计算结构各个截面的强度。

可以使用手算、数值计算或者专业软件进行计算。

7. 比较计算结果和要求强度校核的结果需要与设计要求进行比较。

根据结构的使用要求和安全系数，判断结构是否满足强度要求。

如果计算结果小于设计要求，说明结构强度不足，需要进行优化设计或者调整结构参数。

8. 进行验算和优化完成强度校核后，还需要进行验算和优化。

通过对结构的各个截面进行验算，验证校核结果的准确性。

如果发现问题，可以进行调整和优化，确保结构的强度和安全性。

工程结构强度分析与设计Chapter 1：引言工程结构的强度分析与设计是工程领域中的重要环节。

在进行结构设计时，必须充分考虑结构的强度，以确保其能够承受外部载荷而不发生破坏。

本文将介绍工程结构强度分析与设计的基本概念、方法和流程，并通过实例说明其具体应用。

Chapter 2：工程结构强度的基本概念工程结构强度是指结构在承受外部荷载作用下不发生破坏的能力。

为了确保结构的强度，需要对结构的材料特性、几何形状、荷载和载荷组合等因素进行全面考虑。

2.1 结构的材料特性结构设计中常用的材料包括混凝土、钢材、木材等。

不同材料具有不同的力学性能，如抗拉强度、抗压强度、刚度等。

在强度分析与设计中，需要根据材料的特性选择合适的参数进行计算。

2.2 结构的几何形状结构的几何形状对其强度具有重要影响。

两个相同材料的结构，在形状不同的情况下，其强度表现也会不同。

因此，在进行结构强度分析与设计时，必须考虑结构的尺寸、截面形状、连接方式等因素。

Chapter 3：强度分析的基本方法工程结构强度分析的基本方法主要包括解析法和数值模拟法。

解析法是通过解方程或应用结构力学的基本原理，进行结构的受力分析和强度计算。

数值模拟法则是通过使用计算机软件，对结构进行数字建模和有限元分析，得出结构的强度特性。

3.1 解析法解析法通常适用于简单结构或具有规则几何形状的结构。

在解析法中，可以使用静力学原理、材料力学和结构力学等理论进行计算。

通过解析法可以得到结构的受力分布、断面轴力、弯矩、剪力等重要参数，从而进行强度校核。

3.2 数值模拟法数值模拟法适用于复杂结构或具有非线性特性的结构。

在数值模拟法中，结构被离散成有限个节点和单元，通过有限元分析对结构进行力学计算。

数值模拟法具有较高的计算精度和可靠性，可以准确评估结构的强度。

Chapter 4：设计流程工程结构强度设计的流程一般包括结构设计要求的确定、结构参数的选取、强度校核和优化设计等环节。

轴的设计、计算、校核以转轴为例,轴的强度计算的步骤为：一、轴的强度计算1、按扭转强度条件初步估算轴的直径机器的运动简图确定后,各轴传递的P和n为已知,在轴的结构具体化之前,只能计算出轴所传递的扭矩,而所受的弯矩是未知的;这时只能按扭矩初步估算轴的直径,作为轴受转矩作用段最细处的直径dmin,一般是轴端直径;根据扭转强度条件确定的最小直径为：mm式中：P为轴所传递的功率KWn为轴的转速r/minAo为计算系数,若计算的轴段有键槽,则会削弱轴的强度,此时应将计算所得的直径适当增大,若有一个键槽,将d min增大5％,若同一剖面有两个键槽,则增大10％;以dmin为基础,考虑轴上零件的装拆、定位、轴的加工、整体布局、作出轴的结构设计;在轴的结构具体化之后进行以下计算;2、按弯扭合成强度计算轴的直径l绘出轴的结构图2绘出轴的空间受力图3绘出轴的水平面的弯矩图4绘出轴的垂直面的弯矩图5绘出轴的合成弯矩图6绘出轴的扭矩图7绘出轴的计算弯矩图8按第三强度理论计算当量弯矩：式中：α为将扭矩折合为当量弯矩的折合系数,按扭切应力的循环特性取值:a扭切应力理论上为静应力时,取α=;b考虑到运转不均匀、振动、启动、停车等影响因素,假定为脉动循环应力,取α=;c对于经常正、反转的轴,把扭剪应力视为对称循环应力,取α=1因为在弯矩作用下,转轴产生的弯曲应力属于对称循环应力;9校核危险断面的当量弯曲应力计算应力：式中：W为抗扭截面摸量mm3,;为对称循环变应力时轴的许用弯曲应力,;如计算应力超出许用值,应增大轴危险断面的直径;如计算应力比许用值小很多,一般不改小轴的直径;因为轴的直径还受结构因素的影响;一般的转轴,强度计算到此为止;对于重要的转轴还应按疲劳强度进行精确校核;此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量的塑性变形;二、按疲劳强度精确校核按当量弯矩计算轴的强度中没有考虑轴的应力集中、轴径尺寸和表面品质等因素对轴的疲劳强度的影响,因此,对于重要的轴,还需要进行轴危险截面处的疲劳安全系数的精确计算,评定轴的安全裕度;即建立轴在危险截面的安全系数的校核条件;安全系数条件为：式中：为计算安全系数；、分别为受弯矩和扭矩作用时的安全系数；、为对称循环应力时材料试件的弯曲和扭转疲劳极限；、为弯曲和扭转时的有效应力集中系数,为弯曲和扭转时的表面质量系数；、为弯曲和扭转时的绝对尺寸系数；、为弯曲和扭转时平均应力折合应力幅的等效系数；、为弯曲和扭转的应力幅；、为弯曲和扭转平均应力;S为最小许用安全系数：~用于材料均匀,载荷与应力计算精确时；~用于材料不够均匀,载荷与应力计算精确度较低时；~用于材料均匀性及载荷与应力计算精确度很低时或轴径＞200mm时;三、按静强度条件进行校核静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力;这对那些瞬时过载很大,或应力循环的不对称性较为严重的的轴是很有必要的;轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的;静强度校核时的强度条件是：式中：——危险截面静强度的计算安全系数；——按屈服强度的设计安全系数；＝~,用于高塑性材料≤制成的钢轴；＝~,用于中等塑性材料＝~制成的钢轴；＝~2,用于低塑性材料制成的钢轴；＝2~3,用于铸造轴；——只考虑安全弯曲时的安全系数；——只考虑安全扭转时的安全系数；式中：、——材料的抗弯和抗扭屈服极限,MPa ；其中＝~；Mmax、Tmax——轴的危险截面上所受的最大弯矩和最大扭矩,；Famax——轴的危险截面上所受的最大轴向力,N；A——轴的危险截面的面积,m；W、W T——分别为危险截面的抗弯和抗扭截面系数,m;四、轴的设计用表表1 轴的常用材料及其主要力学性能材料牌号热处理毛坯直径mm硬度HBS抗拉强度极限σb屈服强度极限σs弯曲疲劳极限σ-1剪切疲劳极限τ-1许用弯曲应力σ-1备注Q235A 热轧或锻后空冷≤100400~42022517010540用于不重要及受载荷不大的轴>100~250375~39021545正火回火≤10170~21759029522514055应用最广泛>100~300162~217570285245135调质≤200217~2556403552751556040Cr 调质≤100>100~300241~28673568554049035535520018570用于载荷较大,而无很大冲击的重要轴40CrNi 调质≤100>100~300270~300240~27090078573557043037026021075用于很重要的轴38SiMnMo 调质≤100>100~300229~286217~26973568559054036534521019570用于重要的轴,性能近于40CrNi38CrMoAlA 调质≤60>60~100>100~160293~321277~302241~27793083578578568559044041037528027022075用于要求高耐磨性,高强度且热处理氮化变形很小的轴20Cr 渗碳淬火回火≤60渗碳56~62HRC64039030516060用于要求强度及韧性均较高的轴3Cr13调质≤100≥24183563539523075用于腐蚀条件下的轴1Cr18Ni9Ti 淬火≤100≤19253019519011545用于高低温及腐蚀条件下的轴180110100~200490QT600-3190~270600370215185用于制造复杂外形的轴QT800-2245~335800480290250表2 零件倒角C与圆角半径R的推荐值直径d>6~10>10~18>18~30>30~50>50~80>80~120>120~180 C或R表3 轴常用几种材料的和A0值轴的材料Q2351Cr18Ni9Ti354540Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi 12～2012～2520～3030～4040～52A0160～135148～125135～118118～107107～98表4 抗弯抗扭截面模量计算公式。

材料强度校核
材料强度校核是指对工程结构中所使用的材料的强度进行评估和验证。

在进行材料强度校核时，一般需要考虑以下几个关键的因素：
1. 材料的强度参数：不同材料具有不同的强度参数，如抗拉强度、屈服强度、剪切强度等。

这些参数可通过实验测定或基于已有数据进行估计。

2. 设计载荷：需要了解结构所承受的设计载荷，包括静态荷载、动态荷载、温度荷载等。

这些载荷将直接影响材料的应力水平。

3. 应力和变形分析：通过应力和变形分析，确定材料在设计载荷下所受到的应力状态。

这包括计算各个部位的应力和应力集中情况。

4. 安全系数：在进行强度校核时，一般采用安全系数来考虑材料的不确定性和可靠性。

常见的安全系数包括静载荷安全系数、动载荷安全系数、材料强度安全系数等。

5. 校核方法：根据不同的材料和结构，选择合适的强度校核方法。

常见的校核方法包括强度理论、强度极限分析、疲劳强度校核等。

综上所述，材料强度校核需要考虑材料的强度参数、设计载荷、应力和变形分析、安全系数以及校核方法。

这样可以确保结构的安全可靠性，并满足设计要求。

船体强度和结构设计随着现代技术的不断发展，船只的生产和运营已经成为了一个高度专业化、技术含量极高的行业。

在船只的制造和使用过程中，船体的强度和结构设计对于整个船体的安全性和使用寿命有着至关重要的作用。

船体强度的设计是指，在各种环境和使用条件下，船体能够承受的最大力量和刚度。

为了保证船只的强度和安全性，船体的设计需要遵循一定的规范和标准，如国际海事组织（IMO）的规定、船级社的认证要求等。

一般来说，船体强度的设计包括了以下几个步骤：第一步：确定载荷船只的使用环境和任务不同，需要承受的载荷也不一样。

因此在进行船体强度设计前，需要确定船只承受的载荷类型和强度。

例如，对于运输散货的散货船，需要考虑到船体承受的自由液面荷载、海浪力、风力等多种载荷。

第二步：计算刚度和弯曲在船体强度设计中，需要对船体的刚度和弯曲进行计算和分析。

这是因为船只在航行中会受到各种冲击和力量的作用，比如海浪、风力等。

如果船体刚度不够或弯曲过大，就会导致整个船体的变形或损坏，从而影响船只的安全操作。

第三步：确定材料和结构根据船只承受的载荷类型和强度，以及对船体刚度和弯曲的计算，可以确定所需的船体材料和结构。

船体结构的设计通常分为纵向结构和横向结构两个方面。

纵向结构用于支撑船体的长度，包括船首、船尾、船面等。

而横向结构则用于支撑船体的宽度，包括船甲板、船壳等。

第四步：进行强度校核和验证一旦确定了船体的材料和结构，就需要进行强度校核和验证。

这个过程通常涉及到各种力学和材料学知识，包括疲劳寿命、断裂韧性、弯曲应力等。

校核和验证的目的是通过模拟船只在各种载荷情况下的应力和变形情况，来确保船体的强度和结构是安全的。

总之，船体强度和结构设计是保证船只安全和长期使用的重要环节。

只有在严谨的设计和校核过程中，才能保证船体设计符合规范，安全可靠。

- 102 -工 程 技 术随着数字化技术兴起，给各产业带来了深刻的技术变革，也为建筑设计的技术突破带来了新的发展方向。

传统的建筑设计方法，在面对功能要求日益多样化、结构日趋复杂的建筑结构时显得力不从心，经常出现无法完成准确设计，设计效率低下等问题[1]。

而一旦出现不合理的情况时进行改动，传统建筑设计方法也面临着更大的工作量，不仅修正过程和改动效果不够明显直观，还给设计人员提出了更高的要求和挑战。

在施工阶段，传统建筑设计方法对局部细节和整体的动态展示，都存在较大的难度[2]。

以上种种问题，通过数字化技术的转型，可以有效地解决。

数字化建筑设计通过强大的三维设计和展示功能，可以更快捷地完成建筑结构的设计工作，并将设计成果以更清晰直观的形式展现出来，同时也可以提升设计效率[3]。

该文以建筑结构的数字化设计为核心研究内容，进而对其设计结果进行仿真校核，并提出具体的方案。

1 建筑结构数字化设计流程及效果根据设计任务的需要，建筑结构的传统设计模式，从功能需求、品质需求等方面出发，完成图纸设计并选择合适的建筑材料，然后形成用于指导实际建筑施工的建筑工艺流程卡片，建筑施工人员根据设计图纸和工艺流程卡进行具体施工。

如果建筑结构要求比较复杂，图纸上会形成复杂的投影关系，该设计可能产生错误，或者施工人员在施工过程中，不能准确阅读图纸，导致施工中出现错误。

而设计结果在施工前是无法进行有效检验和可视化展示的。

建筑结构的数字化设计，从数字化技术理念出发，依托强大的三维设计软件，形成三维设计图纸和可视化的展示效果，并且能在软件上对设计结构不合理的地方进行实时修正，避免因设计错误导致的施工问题。

建筑结构的数字化设计流程如图1所示。

从图1中可以看出，建筑结构的数字化设计流程大概包括8个环节：第一个环节，建筑结构设计任务的下达；第二个环节，根据建筑结构设计任务的要求，进行功能需求分析；第三个环节，根据建筑结构设计任务的要求和功能需求分析结果，进行原材料需求分析；第四个环节，根据功能需求在三维软件上完成建筑结构的数字化设计；第五个环节，对建筑结构的数字化设计结果进行动态展示，包括多个角度的观察、局部信息的审核、强度校核分析、校核数据生成和结果审定；第六个环节，如果前一个环节中发现建筑结构设计结果存在问题，应运用三维软件进行更改和修正，这个环节和第五个环节应该反复执行，直到数字化设计结果中不存在问题；第七个环节，对最终完成的建筑结构数字化设计结果进行动态展示，这也是施工前的最终审验环节；第八个环节，根据最终的数字化设计结果，生成建筑工艺流程卡，用于对施工过程进行指导。

强度校核什么是强度校核？强度校核是一种工程设计过程中的重要步骤，用于确定结构的承载能力是否满足设计要求。

通过对结构材料的强度和应力进行分析和计算，可以评估结构的安全性，并做出必要的调整和优化。

强度校核的重要性在工程设计中，强度校核是非常重要的，它直接关系到结构的安全性和性能。

如果结构的强度不满足设计要求，可能会发生结构失效的风险，导致灾难性后果。

因此，进行强度校核是确保工程结构安全可靠的必要步骤。

强度校核的步骤强度校核通常包括以下几个步骤：1. 确定设计要求在进行强度校核之前，需要明确结构的设计要求，包括所需的承载能力、要求的安全系数等。

这些要求将成为进行强度校核的依据。

2. 确定材料的强度根据结构所使用的材料，需要确定其强度参数，包括抗拉强度、屈服强度、剪切强度等。

这些参数将作为计算和分析的基础。

3. 计算结构的应力根据结构的载荷情况和几何形状，进行应力分析和计算。

通过计算得到的应力情况，可以评估结构是否满足设计要求，并确定可能存在的问题。

4. 进行强度校验将计算得到的应力与材料的强度进行比较，判断结构的强度是否满足设计要求。

如果强度不足，则需要对结构进行调整和优化，直到满足要求为止。

5. 编写强度校核报告根据实际的强度校核结果，编写强度校核报告，详细记录校核的过程和结果，并提出相应的建议和改进措施。

强度校核常见方法强度校核可以采用多种方法和理论进行计算和分析。

常见的强度校核方法包括以下几种：1. 极限强度设计方法极限强度设计方法是一种常用的强度校核方法，它基于结构在极限状态时的承载能力进行评估。

通过比较结构的极限承载力和设计要求的承载能力，来判断结构的强度是否满足要求。

2. 弹性理论校核方法弹性理论校核方法基于材料的弹性行为进行计算和分析。

它通过模拟结构在受力过程中的变形和应力分布，来评估结构的强度和安全性。

3. 塑性理论校核方法塑性理论校核方法适用于具有较大变形的结构，它考虑了结构在塑性变形区域的强度和稳定性。

施工中的结构设计与强度分析随着城市建设的不断发展，施工工程在我们的日常生活中占据了重要地位。

而结构设计与强度分析作为施工过程中不可或缺的一部分，对于确保工程的安全与可靠性至关重要。

本文将就施工中的结构设计与强度分析进行探讨，以便更好地理解其在建筑领域中的重要性。

一、结构设计的意义结构设计是指在施工工程中，根据工程设计要求和各项规范，合理选择和布置建筑材料和构件，确定各构件的截面尺寸、型式和连接方式，并确定其相互作用，以满足工程的强度、刚度以及稳定性等要求的过程。

结构设计的意义主要体现在以下几个方面：1. 确保工程的安全性：结构设计的核心目标是确保工程的安全性，合理选材、布置和构造可以有效减少工程事故的发生概率，保障人身安全。

2. 提高工程的可靠性：结构设计的合理性直接影响到工程的可靠性，提高结构的稳定性和承载力，使工程在使用寿命内不发生过度变形和破坏，从而延长工程使用寿命。

3. 节约资源：通过科学的结构设计，可以合理选材和布置，减少浪费，降低施工成本，实现资源的最优利用。

二、结构设计过程结构设计是一个复杂而系统的过程，主要包括以下几个步骤：1. 工程现场勘测和资料收集：在进行结构设计之前，需要对工程现场进行详细勘测，收集相关数据和资料，包括地质地形环境、设计要求、各项规范和标准等。

2. 力学分析：通过对工程所受外力的分析，计算出结构所承受的力的大小和方向，包括静力学分析、动力学分析等。

3. 结构选型：依据力学分析的结果，结合材料的力学性能和使用要求，选择合适的结构类型和构件尺寸。

4. 结构计算：根据结构选型，进行详细的结构计算，包括截面验算、构件验算和整体结构的校核。

5. 结构布置和构造设计：根据结构计算的结果，确定结构各构件的布置和连接方式，编制详细的结构施工图纸。

三、强度分析的重要性强度分析是对结构在受到外力作用下的抗力性能进行评估的过程。

通过强度分析，可以预测结构在施工和使用阶段的强度表现，为工程的安全和可靠性提供依据。

使用CAD软件进行复杂结构与强度校核方法在工程设计领域中，校核结构的强度是非常重要的一项任务。

通过对结构进行强度校核，可以确保设计的结构在使用过程中能够安全可靠地承受各种荷载。

CAD（Computer-Aided Design）软件是一种非常实用的工具，可以帮助工程师进行结构设计和分析。

在CAD软件中，设计人员可以根据设计要求制作三维模型，并进行强度校核。

下面将介绍一种使用CAD软件进行复杂结构强度校核的方法。

首先，打开CAD软件并创建一个新的工程文件。

选择合适的单位制，并根据设计要求设置适当的坐标系。

然后，导入相关的零件和组件，并将它们组装成完整的结构。

接下来，对结构进行初始的强度分析。

在CAD软件中，可以使用有限元分析（FEA）工具来模拟结构在不同荷载下的应力分布。

选择合适的材料属性，并根据设计要求设置适当的边界条件和加载。

进行有限元分析时，需要对结构进行网格划分。

CAD软件可以自动进行网格生成，也可以手动划分网格。

需要注意的是，网格划分要考虑到结构的复杂性以及分析的精度要求。

完成初始的有限元分析后，可以得到结构在不同部位的最大应力值和位移情况。

根据设计要求和现有的设计规范，可以比较这些结果并判断结构的强度是否满足要求。

如果结构不满足要求，需要对其进行优化。

在CAD软件中，可以通过改变结构的几何形状、材料属性或加载条件来进行优化设计。

通过不断地进行有限元分析和优化，可以逐渐找到合适的结构设计方案。

除了有限元分析外，CAD软件还提供了其他强度校核的功能。

例如，可以进行疲劳寿命分析，以评估结构在长期使用中的耐久性能。

“固体力学”功能可以帮助工程师分析和计算结构的应力、应变和变形等性能。

此外，CAD软件还可以进行动力学分析，以评估结构在地震、风荷载等动态荷载作用下的响应情况。

通过动态分析，可以验证结构的稳定性和可靠性。

总结一下，使用CAD软件进行复杂结构与强度校核是一种高效、准确的方法。

通过有限元分析和其他强度校核功能，设计人员可以对结构进行全面的强度评估，并作出相应的优化设计。

一、轴的分类按承受的载荷不同, 轴可分为：转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。

如减速器中的轴。

虚拟现实。

心轴——工作时仅承受弯矩的轴。

按工作时轴是否转动，心轴又可分为：转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。

如火车轮轴。

固定心轴——工作时轴承受弯矩，且轴固定。

如自行车轴。

虚拟现实。

传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。

如汽车变速箱至后桥的传动轴。

固定心轴转动心轴转轴传动轴二、轴的材料轴的材料主要是碳钢和合金钢。

钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。

由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中最常用的是45号钢。

合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。

因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。

必须指出：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。

但也应当注意，在既定条件下，有时也可以选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。

各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。

高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。

轴的常用材料及其主要力学性能见表。

三、轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。

轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。

由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。

齿轮传动机构设计及强度校核一、概述1.优点：传动效率高；工作可靠、寿命长；传动比准确；结构紧凑；功率和速度适用范围很广。

2.缺点：制造成本高；精度低时振动和噪声较大；不宜用于轴间距离较大的传动。

3.设计齿轮——设计确定齿轮的主要参数以及结构形式主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及齿宽b、中心距a、直径（分度圆、齿顶圆、齿根圆）、变位系数、力的大小。

齿轮类型：—外形及轴线：—根据装置形式：开式齿轮：齿轮完全外露，润滑条件差，易磨损，用于低速简易设备的传动中闭式齿轮：齿轮完全封闭，润滑条件好半开式齿轮有简单的防护罩—根据齿面硬度(hardness)：硬度：金属抵抗其它更硬物体压入其表面的能力；硬度越高，耐磨性越好硬度检测方法：布氏硬度法（HBS）洛氏硬度法（HRC）软齿面齿面硬度≤350HBS 或≤38HRC硬齿面齿面硬度＞350HBS或＞38HRC二．齿轮传动的失效形式和设计准则齿轮传动的失效形式1）轮齿折断(Tooth breakage)疲劳折断齿根受弯曲应力-初始疲劳裂纹-裂纹不断扩展-轮齿折断2）过载折断短时过载或严重冲击，静强度不够全齿折断—齿宽较小的齿轮局部折断—斜齿轮或齿宽较大的直齿轮措施：增大模数（主要方法）、增大齿根过渡圆角半径、增加刚度（使载荷分布均匀）、采用合适的热处理（增加芯部的韧性）、提高齿面精度、正变位等。

备注：疲劳折断是闭式硬齿面的主要失效形式！疲劳折断产生机理：齿面受交变的接触应力-齿面受交变的接触应力-润滑油进入裂纹并产生挤压-表层金属剥落-麻点状凹坑注意：凹坑先出现在节线附近的齿根表面上，再向其它部位扩展；其形成与润滑油的存在密切相关；常发生于闭式软齿面(HBS≤350)传动中；开式传动中一般不会出现点蚀现象（磨损较快）；措施：提高齿面硬度和质量、增大直径（主要方法）等。

3、齿面胶合产生机理：高速重载-摩擦热使油膜破裂-齿面金属直接接触并粘接-齿面相对滑动-较软齿面金属沿滑动方向被撕落。

强度校核的计算步骤1. 引言在工程设计和施工中，强度校核是一个重要的环节。

它通过计算和分析结构的强度特性，评估结构的稳定性和安全性。

本文将介绍强度校核的计算步骤，以帮助读者理解和应用该过程。

2. 强度校核计算步骤2.1 收集结构参数在进行强度校核之前，首先要收集相关的结构参数。

这些参数包括结构的几何形状、材料性质以及施工质量等。

对于复杂的结构，还需要进行结构的离散分析和有限元模拟，以获取更详细的参数。

2.2 计算荷载根据结构的使用功能和设计要求，确定结构所承受的荷载。

荷载可以分为静载荷和动载荷。

静载荷包括永久荷载和临时荷载，如自重、地震荷载、风荷载等。

动载荷包括交通荷载、行人荷载等。

通过对各个荷载的计算和分析，得到荷载大小和作用位置。

2.3 确定边缘条件边缘条件是指结构与其它部分或外界的相互作用约束。

它对结构的强度和稳定性有重要影响。

在进行强度校核时，需要准确确定结构的边缘条件，包括支承类型、约束类型和约束刚度等。

2.4 构建强度校核模型根据收集到的结构参数、荷载和边缘条件，构建强度校核模型。

校核模型可以是一维、二维或三维的，采用不同的分析方法和软件工具进行建模和计算。

2.5 进行强度校核计算根据建立的强度校核模型，进行校核计算。

应用适当的计算方法和理论模型，如梁理论、板理论、杆件理论等，计算结构的应力、应变分布以及结构的承载能力。

2.6 判断结构的安全性通过对强度校核计算结果的分析和比较，判断结构的安全性。

如果结构的强度系数满足设计要求，即表明结构是安全的。

如果结构的强度系数不满足要求，需要重新优化结构或调整其参数，以满足安全性要求。

2.7 编写强度校核报告根据强度校核的计算结果，编写强度校核报告。

报告应包括结构的主要参数、计算过程、分析结果以及结论等。

同时，还应提供有关结构安全性和稳定性的建议。

3. 结论强度校核是工程设计和施工中的重要环节。

通过对结构的强度特性进行计算和分析，可以评估结构的安全性和稳定性。

轴结构设计和强度校核
在进行轴的结构设计时，首先需要计算轴的弯曲应力。

弯曲应力是由于轴在负载作用下会发生弯曲而产生的应力，可以通过以下公式计算：σ=(M*c)/(I*y)
其中，σ为轴的弯曲应力，M为轴端的扭矩，c为轴的断面形心距，I为轴截面的惯性矩，y为轴上其中一截面上的最大距离。

根据弯曲应力的计算结果，可以选择合适的材料和轴的几何形状，以满足强度要求。

常用的轴材料有碳钢、合金钢和不锈钢等。

此外，轴还需要考虑扭转应力。

扭转应力是由于轴在传递扭矩时会产生的应力，可以通过以下公式计算：
τ=(T*r)/(J)
其中，τ为轴的扭转应力，T为轴端的扭矩，r为轴的半径，J为轴截面的极惯性矩。

轴的强度校核主要是通过计算轴的弯曲和扭转应力与材料的抗弯和抗扭强度之间的比较来完成。

一般来说，轴的弯曲应力不应超过材料的抗弯强度，而扭转应力不应超过材料的抗扭强度。

如果轴的弯曲应力或扭转应力超过了材料的强度限制，需要重新设计轴的几何尺寸或者选择更高强度的材料。

轴结构设计和强度校核是机械设计中非常重要的一部分。

合理的轴设计可以确保机械设备的正常运行，并提高其工作效率和寿命。

同时，通过强度校核可以避免轴的失效和损坏，保证机械设备的安全性。

因此，在机械设计中，轴结构设计和强度校核是必不可少的工作环节之一。

轴结构设计及强度计算§11—1 概述一、轴的用途与分类1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力2、分类按承基情况分转轴——T和M的轴——齿轮轴心轴——而不受扭矩：转动心轴（图11-2a）；固定心轴（图11-2b）传动轴——主要受扭矩而不受弯矩或弯矩很小的轴按轴线形状分直轴——光轴（图11-5a）——作传动轴（应力集中小）阶梯轴（图11-5b）：优点：1）便于轴上零件定位；2）便于实现等强度曲轴——另外还有空心轴（机床主轴）和钢丝软轴（挠性轴）——它可将运动灵活地传到狭窄的空间位置（图11-8），如牙铝的传动轴。

二、轴的材料及其选择碳素钢——价廉时应力集中不敏感——常用45#，可通过热处理改善机械性能，一般为正火调质和合金钢——机械性能（热处理性）更好，适合于大功率，结构要求紧凑的传动中，或有耐磨、高温（低温）等特殊工作条件，但合金钢对应力集中较敏感。

注意：①由于碳素钢与合金钢的弹性模量基本相同，所以采用合金钢并不能提高轴的刚度。

②轴的各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（喷丸、滚压）对提高轴的疲劳强度有显著效果。

表11-1，轴的常用材料及其主要机械性能表三，轴设计的主要内容：结构设计——按轴上零件安装定位要求定轴的形状和尺寸交替进行工作能力计算——强度、刚度、振动稳定性计算§11—2 轴的结构设计轴的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。

轴的结构设计要求：①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置；②轴上零件装拆、调整方便；③轴应具有良好的制造工艺性等。

④尽量避免应力集中（书上无）一、拟定轴上零件的装配方案根据轴上零件的结构特点，首先要预定出主要零件的装配方向、顺序和相互关系，它是轴进行结构设计的基础，拟定装配方案，应先考虑几个方案，进行分析比较后再选优。

原则：1）轴的结构越简单越合理；2）装配越简单、方便越合理。

强度校核的三种类型对于工程设计和结构分析而言，强度校核是一个至关重要的环节。

强度校核的目的是确保工程结构在服役条件下能够安全可靠地工作，不发生破坏。

在进行强度校核时，通常会考虑不同类型的载荷和不同的校核要求。

在本文中，我们将探讨强度校核的三种主要类型。

1. 极限状态校核极限状态校核是指在特定设计工况下，结构的承载能力或抗力能否满足设计要求的校核方式。

常见的极限状态包括弯矩抗弯、剪力抗剪、受压和受拉等。

在进行极限状态校核时，需要确定结构在这些极限状态下的承载能力，并与设计要求进行对比。

只有在承载能力满足或超过设计要求时，结构才能被认为合格。

极限状态校核通常采用一些理论模型和计算公式进行分析，以确定结构在极限状态下的受力情况。

工程师需要考虑材料的特性、结构的几何形状和荷载条件等因素，以确保结构在工作状态下不会发生失稳或破坏。

2. 极限效用校核极限效用校核是指根据结构在特定设计工况下的受力情况，对结构的安全可靠性进行综合评价的校核方式。

与极限状态校核不同，极限效用校核更注重结构的整体稳定性和可靠性，而非单一的承载能力。

在进行极限效用校核时，工程师需要考虑结构在全寿命周期内的安全性、可靠性和经济性等综合因素。

通过对结构的全面评估，确保结构在设计寿命内不仅能够承受各种外部荷载，还能保持结构完整性和稳定性。

3. 疲劳强度校核疲劳强度校核是指在结构受到交变载荷作用下，对结构在疲劳寿命范围内的可靠性进行评估的校核方式。

疲劳是指结构在反复载荷作用下逐渐发展到破坏的一种失效形式。

在进行疲劳强度校核时，工程师需要考虑结构在实际工作条件下的交变载荷，以及材料的疲劳特性。

通过疲劳寿命分析和疲劳裕度评估，确定结构在设计寿命内不会由于疲劳导致失效。

综上所述，强度校核包括极限状态校核、极限效用校核和疲劳强度校核三种类型。

每种校核类型都有其独特的特点和应用范围，通过综合运用这些校核方法，可以确保工程结构在设计、施工和使用阶段都能够安全可靠地工作，实现设计要求和客户期望。