结构设计,柔弱胜刚强

JUMU实名认证 发表于 2019-05-09 22:37 | 显示全部楼层 | 复制链接分享      上一主题  翻页  下一主题
在有些情况下,当结构破坏时,很多人的想法是补强,敝人不同,在这种情况下,敝人考虑的是有无可能将结构削弱以“避势”。

比如下图,假设载荷P足够大,此时的悬臂梁,越刚强则越易折断,相反,柔弱反而能保全。何者?来势强大,柔弱以避势,不易为强势所伤也。犹如小草之于龙卷风,任是参天大树,万丈高楼,无不望风而倒,惟小草安然无恙。

细细琢磨,用处广泛。

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楼主补充:
结构载荷,我把它分为两类,一类是其大小一定,一类是其行程一定但其量无穷。对前者,自然是越刚强越好,对后者,则是越柔弱越好。参天大树的根须,万丈高楼的地基,再怎么坚固,在龙卷风面前,也不过是浮云,唯有柔弱之小草,风来则伏,风过则起,不与争强,故能保全。

社友回复

(1)一般结构设计习惯于满足强度和刚度条件,以提高安全性和避免承受冲击载荷发生大幅度振动造成安全隐患,因此需要选用高强度材料,抗弯截面系数也要加大以提高结构刚度。

(2)也有工况只需要满足强度安全条件,对定位精度和弹性振动幅度不作限制,甚至允许发生塑性变形,因此需要选用高强度材料,可能也会要求材料具有良好韧性和塑性,但是抗弯截面系数则可以尽量小,楼主的想法很适用于这种工况。

(3)当悬臂梁基础端发生断裂,通常是由该处的焊缝引起的,跟焊缝质量、焊条牌号和热影响区材料性能变差有关。

哈哈,看来楼主确实喜欢微言大义,喜欢反其道而行,也未为不可。其实这种灵感在机械上还可以引申出多种结果,比如:

1.精度不够,有些人喜欢一味提高精度,其实可以通过调整,大师的装配来补正,有些人肉眼可以看出几丝的区别,看出Ra3.2和1.6的差异。
2.强度不够,有些人喜欢补强,其实可以补弱,以柔克刚,可以及时断裂,防止进一步损害机器,大不了刚体变弹簧。

3.夹紧力不够,有些人喜欢加大夹紧力,其实可以减小夹紧力,可以均匀分布,使之平衡。
4.螺纹容易松动,有些人喜欢螺纹锁得更紧,力矩更大,加防松装置,其实可以拧的更松,不让应力集中,某处绷紧,一有外力,便硬碰硬刚住,结果结合面打滑。

5.零件硬度不够,有些人喜欢提高HRC,其实可以降低与其配合摩擦的零件的硬度,软硬是相互的。
6.零件数量太多,有些喜欢整合成一个零件,其实可以再细分,按功能划分成子部件。

7.运动精度太低,有些人喜欢提高各零部件精度,选进口的,其实可以降低精度,提高重复性,消除系统误差和随机误差,用反馈来补偿。
8.机械设计(Mechanical Design)要学的太多,有些人喜欢学习各种各样的机构,看各种各样的书,其实少学少看,看一本书的前言就可以了。

以上绝非酒后诳语,正反思考就是考验逻辑,考验设计,无数时刻,会有人(同事、领导、其他部门)问,为什么不大一点,小一点,为什么不多一点、不少一点,为什么不上一点、下一点,为什么零件不兼容点、不独立点,为什么不这样,不那样?有所准备,才能从容应付,不过难。

“刚柔并济”的思想已有哲学的意味了

就机械本身而言,私下认为还是要以实际理论计算、试验为基础。当然现在也有软件来进行模拟,但软件的核心还是算法。

记得上材料力学时, 书上解释汽车的传动轴为什么做成空心轴而不是实心轴:出于减轻自重、节省材料、降低成本的考虑, 但前提也是空心轴的抗扭截面模量在计算上已得以验证了,而不是想象中的老子所说的“将欲歙之,必固张之。将欲弱之,必固强之。将欲废之,必固兴之。将欲取之,必固与之。是谓微明。柔弱胜刚强。。。”

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