滚切剪最大剪切力计算公式的研究
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滚切剪力能参数实验研究及剪切过程模拟第1章综述圆弧剪刃滚切式钢板剪切机简称“滚切剪”,它具有剪切质量高、能耗小、寿命长等特点,现已成为中厚钢板精整工序中的重要设备。
由于滚切剪的剪切动作和机构组成较其它剪切机有较大的特殊性,加之滚切剪技术在我国的中厚钢板生产中是初步应用,所以国内有关滚切剪剪切理论、力能参数和结构参数的研究仍然有许多空白。
剪切机力能参数包括剪切力和电机功率。
剪切力是剪切机的主要参数,驱动剪切机的电机功率、剪切机主要零件尺寸的确定、安全使用或充分发挥剪切机的能力都与剪切力有关。
因而精确的计算在各种剪切条件下的剪切力,对于合理的设计剪切机非常重要。
1.1 中厚板剪切机的介绍剪切机是一种切断金属材料的一种机械设备。
在轧制生产过程中,大断面的钢锭和钢坯经过轧制后,其断面变小,长度增加。
为了满足后继工序和产品尺寸规格的要求,各种钢材生产工艺过程中都必须有剪切工序。
剪切机的用途就是用来剪切定尺、切头、切尾、切边、切试样及切除轧件的局部缺陷等。
剪切机是轧钢机械中重要的辅助设备之一,因此剪切机剪切能力的大小,直接影响轧机生产能力能否充分发挥以及轧制线金属流程的平衡问题。
剪切机还广泛的使用在机械制造和修理等部门。
剪切机的种类很多,对剪切机的分类,从不同角度,有不同的分法。
按剪切方式可分为横剪和纵剪;按剪切轧件的温度分为热剪和冷剪;按剪切机的驱动方式可以分为机械剪、液压剪和气动剪;按机架的型式分为开式剪和闭式剪;按剪切轧件的品种又可分为钢坯剪切机、钢板剪切机、型钢剪切机和切管机等。
通常,按剪切机的剪刃形状与配置等特点可分为平行刃剪切机、斜刃剪切机、圆盘式剪切机。
近年来又出现了一种圆弧剪刃的滚切式剪切机。
1)平行刃剪切机平行刃剪切机的两个剪刃是彼此平行的(图1-1a),他通常用来在热态下横向切方形或矩形断面的钢坯。
也可以用来冷剪型材,将刀片作成成型剪刃来剪切非矩形断面的轧件。
平刃剪切机,在工作时能承受的最大剪切力是它的主要参数,故人们习惯以最大剪切力来命名。
剪切力计算剪切力是一种分量,它是用于衡量物体面对面施加的压力大小的量度。
剪切力可以用来衡量物体的表面粗糙程度或者物体之间相互作用的大小。
这是一种非常有用的工程物理数据,对机械、航空、轮胎等行业非常重要。
剪切力的计算在计算机科学和机械工程的领域中得到了广泛的应用。
剪切力的定义剪切力可以定义为某一物体面对面施加的压力大小。
如果把一块玻璃板水平放置在桌面上,那么施加在上面的压力就可以定义为剪切力。
剪切力是一种作用在体上的力,是由施加者和接受者之间的作用力决定的。
施加者和接受者之间的作用力可以通过动能的变化来计算出剪切力的大小。
剪切力的计算剪切力的计算是一个比较复杂的过程,它涉及到物理学、数学和工程学等多个领域。
计算剪切力的具体步骤是:1.先,计算施加者和接受者之间的相对位移(即物体之间的距离及速度)。
2.后,计算两个物体之间的动能变化。
3.着,计算出施加者和接受者之间的作用力。
4.后,计算出剪切力值。
剪切力的应用剪切力具有极高的重要性,它在机械、航空、轮胎等行业中都有广泛的应用。
由于它是物体之间面对面施加的压力,因此在机械领域中,剪切力可以用来计算物体的摩擦,温度变化,以及其他的机械变化。
例如,当一个金属材料经过热处理时,剪切力可以用来计算金属材料在不同温度下的变形程度。
在航空领域中,剪切力可以用来计算飞机的平衡。
例如,在飞机飞行时,剪切力会影响飞机的前进方向,以及机翼上的气动压力等。
最后,在轮胎行业中,剪切力可以用来计算轮胎的抓地力,以及轮胎与路面之间的摩擦力等。
因此,剪切力的应用非常重要,它可以用来预测物体的变形、温度变化,以及飞机的飞行性能等。
结论从上面的讨论可以看出,剪切力是一种非常重要的物理量度,它可以用来衡量物体之间相互作用的大小和表面粗糙程度。
剪切力的计算是一个比较复杂的过程,因此,需要运用物理学、数学和工程学等多个领域的知识来计算出剪切力值。
此外,剪切力在机械、航空、轮胎等行业中有着广泛的应用,它可以用来预测物体的变形、温度变化,以及飞机的飞行性能等。
第3章剪切与挤压的实用计算3、1剪切的概念在工程实际中,经常遇到剪切问题。
剪切变形的主要受力特点就是构件受到与其轴线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用(图3-la),构件的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切而(加-"面)发生相对错动(图3-lb)o图3-1工程中的一些联接件,如键、销钉、螺栓及钏钉等,都就是主要承受剪切作用的构件。
构件剪切而上的内力可用截而法求得。
将构件沿剪切而〃L”假想地截开,保留一部分考虑其平衡。
例如,由左部分的平衡,可知剪切而上必有与外力平行且与横截而相切的内力匚(图3-lc)的作用° F Q称为剪力,根据平衡方程工丫= 0,可求得F Q=F°剪切破坏时,构件将沿剪切而(如图3-la所示的川-舁而)被剪断。
只有一个剪切而的情况,称为单剪切。
图3-"所示情况即为单剪切。
受剪构件除了承受剪切外,往往同时伴随着挤压、弯曲与拉伸等作用。
在图3-1 中没有完全给出构件所受的外力与剪切而上的全部内力•而只就是给出了主要的受力与内力。
实际受力与变形比较复杂,因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析就是困难的。
工程中对这类构件的强度计算,一般采用在试验与经验基础上建立起来的比较简便的计算方法,称为剪切的实用讣算或工程计算。
3、2剪切与挤压的强度计算3、2、1剪切强度计算剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。
图3-2a为一种剪切试验装巻的简图,试件的受力情况如图3-2b所示,这就是模拟某种销钉联接的工作情形。
当载荷F增大至破坏载荷几时,试件在剪切面加-加及处被剪断。
这种具有两个剪切面的情况,称为双剪切匚由图3-2c可求得剪切而上的剪力为图3-2由于受剪构件的变形及受力比较复杂,剪切而上的应力分布规律很难用理论方法确泄,因而工程上一般采用实用il•算方法来计算受剪构件的应力。
在这种计算方法中, 假设应力在剪切而内就是均匀分布的。
重庆大学硕士学位论文滚筒式飞剪力能参数计算及优化姓名:***申请学位级别:硕士专业:机械电子工程指导教师:***200311153滚筒式飞剪力能参数计算数学模型3.1滚筒式飞剪剪切过程分析金属的剪切过程可以分为以下几个阶段:刀片弹性压入金属阶段:刀片塑性压入金属阶段;金属塑性滑移阶段;金属内裂纹萌生阶段和扩展阶段;金属内裂纹失隐扩展和断裂阶段。
一般可粗略地分为两个阶段:刀片压入金属阶段和金属塑性滑移阶段。
图3.1滚筒飞剪剪切过程示意图Fi93.1Therouteofcutofrotaryflyingshears在不同的阶段,被剪切金属剪切区域内应力状态是不同的。
在整个剪切过程中,剪切力应力状态不断变化,剪切力也不断变化。
实验表明,最大剪切力产生于刀片塑性压入阶段终了、金属塑性滑移阶段开始之时。
因此,一般可将剪切过程分为两个阶段来建立剪切过程的受力模型。
压入阶段作用在被剪切金属上的力,如图3.2所示。
图3.2平行刀片剪切时作用力图Fi93.2Theforceofparallelbladeinthecutting重庆大学硕士学位论文9软件设计图9.3系统主界面Fi99.3Themainsurfaceofsystem9.2接口设计接口设计是软件模块之间和模块内部的输入、输出的关系,在这里分三个方面来描述,即:数据库数据录入接口设计、力能参数接口设计和辅助优化接口设计。
9.2.1数据库数据录入接口设计剪切抗力接图9.4数据库管理接口图Fi99.4Theinterfaceofdatabasemanagement机接口9.4功能模块9.4.1数据库模块数据库模块建立金属材料剪切抗力数据库、金属材料力学性能数据库、电动机基本参数数据库和减速机基本参数数据库,为剪切力能参数评估、辅助优化设计提供基础数据。
具体内容如下:a)金属材料剪切抗力数据库对金属材料剪切抗力特性曲线插值点的相对切入深度比与剪切抗力系数的数据进行录入、编辑、保存和删除,并绘制剪切抗力特性曲线。
滚切式双边剪与圆盘式双边剪对比分析大连重工·起重集团有限公司设计研究院郝金川侯晓伟谢献恩摘要:中厚板生产线新上或技改项目都存在剪切设备的选型问题。
本文就两种常用切边剪设备的剪切机理、主要特点、剪切能力、结构性能及投资分析等方面进行分析比较。
关键词:滚切式双边剪;圆盘剪;技术分析1概述中厚板车间主要由炉区、轧机区及精整区等部分组成。
剪切机是精整区必不可少的设备,剪切机分别用于剪切定尺、切头、切尾、切边及切试样等不同缺陷部位。
在中厚板生产线中剪切机的种类很多,根据剪刃形状与配置方式等特点来分,切边剪可分为斜刃式即铡刀剪、圆盘式即圆盘剪和滚切式即滚切剪三种型式。
本文将对国内常用的滚切式双边剪和圆盘式双边剪两种剪切设备进行技术分析。
2 剪切机组工作原理剪切机组主要由一台双边剪本体、前后运输辊道、激光划线装置、磁力对中装置和切边收集等辅助设备组成。
双边剪本体由固定剪、移动剪、剪刃更换装置及废料溜槽等部分组成。
双边剪前设有激光划线装置,用于标示钢板的剪切范围,移动侧光束的位置可根据剪切钢板宽度进行调整。
当钢板位置需要进行调整时,位于辊道之间的磁力对中装置可调整钢板在辊道上的横向位置。
移动剪与固定剪相对布置,当剪切不同宽度钢板时可调整移动剪的位置以满足钢板切边的需要。
双边剪机架前后设有夹送辊,在剪切时输送钢板,移动侧的夹送辊随移动剪一起进行位置调整。
2.1 滚切式双边剪滚切式双边剪采用三轴三偏心滚切式,每侧剪切机有三个偏心轴,其中两个用于切边剪,实现滚动剪切,一个用于碎边剪。
滚切式双边剪采用大圆弧剪刃在滚动中对钢板进行剪切。
滚切式双边剪的剪切过程由图1所示。
具有弧形剪刃的上刀座用两个曲轴带动,两根曲轴的转速及转向相同,但相位不同。
因此,弧形剪刃的左端首先下降,直到与下剪刃左端相切,再沿下剪刃滚动,当滚到与下剪刃右端相切时,剪切完成,然后升起,恢复到原位。
图1 滚切式双边剪的剪切过程1.起始位置2.剪切开始3.左端相切4.中部相切5.右端相切6.回到起始位置2.2 圆盘式双边剪圆盘式双边剪由切边剪和碎边剪两部分组成。
圆盘剪剪切原理探讨及剪切力计算分析李学兵【摘要】基于圆盘剪剪切带钢的原理,分析了上、下刀刃侧间隙及重叠量在滚剪剪切过程中对剪切质量的影响大小,并对圆盘剪的上、下刀刃侧间隙及重叠量的设置值提出了新的观点,同时分析了准确地计算圆盘剪剪切力有助于圆盘剪结构合理的设计.根据圆盘剪剪切的工作过程特点,推导出更接近实际的剪切力计算公式.经实践经验证明该推导公式得出的结果与实际更相符.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2017(030)005【总页数】3页(P55-57)【关键词】圆盘滚剪;塌角;侧间隙;剪切力【作者】李学兵【作者单位】西北机器有限公司设计研究所,陕西宝鸡 722405【正文语种】中文【中图分类】TG333圆盘剪,也叫滚切剪,是带材(以下以金属材质为例分析)分切和切边工序的关键设备,主要用作带材定宽度分切和带材不规则边料修剪边部缺陷。
圆盘剪从传动结构上可分为动力剪和被动拉剪。
从剪切方式(从上、下滚刀中心在垂直方向上看)上可分为对心式和偏心式,如图1所示。
这两种方式的区别主要是:对心式的圆盘滚剪,带材切边时,经剪切后带材出来往往会上翘,而废边料往往会下弯;而偏心式的圆盘滚剪能获得剪切出来的带材处于水平状态 [1]。
以运用在连续镀锌线上对心式的动力剪,在此圆盘滚剪机组中,为了圆盘滚剪能够更精准、更有效率的滚剪生产作业,在滚剪机组线中,圆盘滚剪单机前后各配备了活套、两套纠偏装置辊(其中一套为高精度纠偏辊)、月牙剪、张力辊、去毛刺单机以及废边碎边剪或废边回收收卷机。
(1) 带材的剪切变形过程包括了带材的弹性变形、塑性变形、断裂裂纹扩展和带材断裂等过程[2],带材剪切过程如图2所示。
在滚剪初始,带材表面受到上下圆盘滚刀的挤压而发生弹性变形,随着挤压力的增大,带材产生弹性压扁并带有略微弯曲,形成塌角[3],如图2(a)所示;当带材移动的时候,上、下圆盘滚刀对带材的挤压力将达到带材的屈服极限时,带材内部发生塑性变形,带材内部晶粒发生滑移过程,从而得到带材本质光亮的切断层,如图2(b)所示;随着带材剪切点水平向上下圆盘滚刀中心点的不断移动,上下圆盘刀不断深入到带材内部,带材在刃口处因应力集中而诱发产生微小裂纹,如图2(c)所示;若上下圆盘滚刀的轴向侧间隙大于零,由上下滚刀切刃的剪切力对带材形成弯曲力矩,在此弯曲力矩的作用下,带材在刃口上下微小裂纹迅速扩展,直至带材断开,形成撕裂断面,如图2(d)所示;之后带材在经过上下剪刃的过程时,也是断裂面上下突起被圆盘刀刃压平和磨平的过程,如图2(e)、(f)所示。
收稿日期:2011-12-11;修订日期:2012-03-16作者简介:俞洪杰(1986-),男,太原科技大学硕士研究生。
滚筒式飞剪机的剪切性能理论分析及有限元模拟俞洪杰1,2,马立峰1,冀俊杰2,石建辉1,杨博2,曹晓琪3(1.太原科技大学重型机械教育部工程研究中心,山西太原030024;2.中国重型机械研究院有限公司板带精整与处理研究所,陕西西安710032;3.宁波钢铁有限公司,浙江宁波315807)摘要:本文对现有的飞剪剪切力计算公式进行了归纳总结和理论分析,采用有限元法对滚筒式飞剪的剪切过程进行有限元数值模拟,并与理论计算结果进行对比与分析,结果表明剪切力的大小与钢板的厚度、宽度、速度和材料的强度极限有密切关系:钢板厚度每增加0.5mm ,剪切力增加25.2%;钢板宽度每增加150mm ,剪切力增加约12%;钢板运行速度每增加40m /min ,剪切力增加1.7%;板带材料强度极限越高,所需剪切力越大。
关键词:滚筒式飞剪;剪切力;数值模拟中图分类号:TG333.2文献标识码:A文章编号:1001-196X (2012)04-0046-05Cutting performance analysis and finite element simulationof rotating drum flying shearsYU Hong-jie 1,2,MA Li-feng 1,JI Jun-jie 2,SHI Jian-hui 1,YANG Bo 2,CAO Xiao-qi 3(1.Heavy Industry Engineering Center of MOE ,Taiyuan University of Science andTechnology ,Taiyuan 030024,China ;2.Strip Institute for Finish Processing ,China National Heavy Machinery Research Institute Co.,Ltd ,Xi'an 710032,China ;3.Ningbo Steel Co.,Ltd.,Ningbo 315807,China )Abstract :The existing shear force calculation formulas are summarized and analyzed theoretically in this paper.The shearing process of drum flying shears is simulated numerically with FEM.The result is compared with that of theoretical calculation.It shows that shear force has a close relationship with strip thickness ,width ,velocity and the material strength :whenever the thickness of the steel strip increases every 0.5mm ,the shear force will increase by 25.2%;whenever the steel strip width increases every 150mm ,the shear force will increase by 12%;the running speed of the steel strip increases every 40m /min ,the shear force will increase by 1.7%;the strip strength is higher ,the shear force is bigger.Keywords :drum flying shear ;shear force ;numerical simulation0前言滚筒式飞剪是连续轧制生产线上用于剪切板带材的重要设备,主要分为热轧板带滚筒式飞剪和冷轧板带滚筒式飞剪。
第3章 剪切和挤压的实用计算 3.1剪切的概念在工程实际中,经常遇到剪切问题。
剪切变形的主要受力特点是构件受到与其轴 线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用 (图3-1a ),构件的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切面3-1b )。
图3-1工程中的一些联接件,如键、销钉、螺栓及铆钉等,都是主要承受剪切作用的构 件。
构件剪切面上的内力可用截面法求得。
将构件沿剪切面m n 假想地截开,保留一部分考虑其平衡。
例如,由左部分的平衡,可知剪切面上必有与外力平行且与横截面 相切的内力F Q(图3-1C )的作用。
F Q 称为剪力,根据平衡方程Y 0,可求得F Q F 。
剪切破坏时,构件将沿剪切面(如图3-la 所示的m n 面)被剪断。
只有一个剪切面的情况,称为单剪切。
图 3-1a 所示情况即为单剪切。
受剪构件除了承受剪切外,往往同时伴随着挤压、弯曲和拉伸等作用。
在图3-1中没有完全给出构件所受的外力和剪切面上的全部内力,而只是给出了主要的受力和 内力。
实际受力和变形比较复杂,因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析 是困难的。
工程中对这类构件的强度计算,一般采用在试验和经验基础上建立起来的 比较简便的计算方法,称为剪切的实用计算或工程计算。
3.2剪切和挤压的强度计算3.2.1剪切强度计算剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。
图 3-2a 为一种剪切试验装置的简图,试件的受力情况如图3-2b 所示,这是模拟某种销钉联接的工作情形。
当载荷F 增大至破坏载荷 F b 时,试件在剪切面 m m 及n n 处被剪断。
这种具 有两个剪切面的情况,称为双剪切。
由图3-2c 可求得剪切面上的剪力为(m n 面)发生相对错动 (图由于受剪构件的变形及受力比较复杂,剪切面上的应力分布规律很难用理论方法 确定,因而工程上一般采用实用计算方法来计算受剪构件的应力。
在这种计算方法中,假设应力在剪切面内是均匀分布的。
滚切剪最大剪切力计算公式的研究
张继东;楚志兵;常瑜;黄庆学
【期刊名称】《重型机械》
【年(卷),期】2010(000)005
【摘要】以纯滚动剪切为目标,通过对新型滚切剪剪切原理分析,把滚切过程分为切入阶段和滚切阶段两个阶段,在充分考虑了剪切过程对剪切力变化的基础上,推导出切入阶段和滚切阶段的剪切力的理论公式,并进行修正,得出滚切剪的力能计算公式;同时以某大型钢铁有限公司3 000 mm定尺滚切剪为例,对剪切过程中剪切力进行测定,并对理论公式和实测结果进行对比,为滚切剪能力设计提供依据.
【总页数】4页(P59-62)
【作者】张继东;楚志兵;常瑜;黄庆学
【作者单位】太原科技大学重型机械教育部工程研究中心,山西,太原,030024;太原科技大学重型机械教育部工程研究中心,山西,太原,030024;中国重型机械研究院有限公司,陕西,西安,710032;太原科技大学重型机械教育部工程研究中心,山西,太原,030024
【正文语种】中文
【中图分类】TG333
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作者:旧在几作品编号:2254487796631145587263GF24000022时间:2020.12.13第3章剪切和挤压的实用计算3. 1剪切的概念在工程实际中,经常遇到剪切问题。
剪切变形的主要受力特点是构件受到与英轴线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用(图3-la),构件的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切而(m-n而)发生相对错动(图3-lb) o图3J工程中的一些联接件,如键、销钉、螺栓及钏钉等,都是主要承受剪切作用的构件。
构件剪切而上的内力可用截而法求得。
将构件沿剪切而加-〃假想地截开,保留一部分考虑其平衡。
例如,由左部分的平衡,可知剪切而上必有与外力平行且与横截而相切的内力%(图3-lc)的作用。
F Q称为剪力, 根据平衡方程£r = o,可求得F Q = F °剪切破坏时,构件将沿剪切而(如图3-1&所示的心而)被剪断匚只有一个剪切而的情况,称为单剪切。
图3-山所示情况即为单剪切。
受剪构件除了承受剪切外,往往同时伴随着挤压.弯曲和拉伸等作用。
在图3-1中没有完全给岀构件所受的外力和剪切而上的全部内力,而只是给出了主要的受力和内力。
实际受力和变形比较复杂,因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析是困难的。
工程中对这类构件的强度汁算,一般采用在试验和经验基础上建立起来的比较简便的讣算方法,称为剪切的实用计算或工程计算。
3.2剪切和挤压的强度计算3.2.1剪切强度计算剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。
图3-2a为一种剪切试验装置的简图,试件的受力情况如图3-2b所示,这是模拟某种销钉联接的工作情形。
当载荷F增大至破坏载荷心时,试件在剪切而加-加及n-n处被剪断。
这种具有两个剪切而的情况,称为双剪切。
由图3-2c 可求得剪切而上的剪力为b)图3-2由于受剪构件的变形及受力比较复杂,剪切而上的应力分布规律很难用理论方法确左,因而工程上一般釆用实用讣算方法来计算受剪构件的应力。
剪切力理论计算范文剪切力(Shear force)是指其中一剪切面上单位面积的力。
在工程力学中,剪切力是指一些物体上两个相邻部分之间的切割力。
剪切力对于弯曲和剪切构件的设计非常重要,能够帮助我们评估结构的稳定性和可靠性。
剪切力的计算可以使用剪切力理论,其中最常用的理论是柏松理论和特拉格德理论。
下面将详细介绍这两种理论的计算方法。
柏松理论:柏松理论也称为剪力流理论,将结构分解为许多部分,并假设这些部分之间以均匀的剪切力进行传递。
根据该理论,剪切力可以通过以下公式进行计算:V=Q/A其中,V表示剪切力,Q表示施加在结构上的集中力或分布力,A表示施加力的垂直于剪切面的截面面积。
需要注意的是,柏松理论适用于均匀剪切力的场景,而在转角和颈部可能产生集中剪切力的情况下并不准确。
特拉格德理论:特拉格德理论也称为剪力复位理论,它考虑了力的分布和受力杆件的几何特性。
特拉格德理论可以通过以下公式进行计算:V=V1+V2+V3+...其中,V表示剪切力,V1、V2、V3等表示受力杆件上的剪切力。
可以通过以下公式计算每个受力杆件上的剪切力:V=Q*a/b其中,V表示剪切力,Q表示受力杆件上的力,a表示受力杆件上的长度,b表示受力杆件上的宽度。
特拉格德理论的优点是能够在计算剪切力时考虑到受力杆件的几何特性,但缺点是需要进行复杂的几何计算。
除了柏松理论和特拉格德理论之外,还有一些其他的剪切力计算方法,例如弹性理论和弹塑性理论。
不同的计算方法适用于不同的场景和结构类型。
在实际应用中,根据结构的具体要求和情况,可以选择最合适的计算方法。
总结起来,剪切力是结构工程中非常重要的一个参数,能够帮助我们评估结构的稳定性和可靠性。
要计算剪切力,可以使用柏松理论、特拉格德理论或其他合适的计算方法。
在选择计算方法时,需要考虑结构的几何特性和力的分布情况。