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凸缘式联轴器的疲劳分析与结构设计

凸缘式联轴器的疲劳分析与结构设计
凸缘式联轴器的疲劳分析与结构设计

机械设计 1 机械与结构设计基础知识(简化)

1机械与结构设计基础知识 第一节机械与结构设计(基础)概述 一、机械与结构设计(基础)在工业设计中的地位 工业设计的核心是产品设计,而产品设计离不开机械设计。 随着专业分工的细化,团队工作(team work)已成为产品开发设计的主要工作方式。工业设计师作为团队的一员,需要与其他成员进行交流,特别是要与机械与结构设计工程师就工业产品的原理、结构、材料、工艺及加工设备等方面进行交流与讨论。 一定的工程技术知识,包括机械设计与结构设计知识是团队合作交流的基础,特别是与工程技术人员的交流。 另外,为了使设计具有工程技术、生产加工的可能性、合理性、经济性,工业设计师需要具备一定的工程技术知识,包括机械设计与结构设计知识。 如,设计某种洗衣机时,工业设计师就要首先了解洗衣机的工作原理、结构、材料工艺与加工设备等,并在设计过程中就这方面的问题频繁地与各种工程师,包括机械与结构设计工程师进行切磋与沟通。 本课程(专业基础课)学习目的: 学习机械与结构设计基本知识,帮助同学提高工程技术素养,提高相关能力,力求实现以下目标: 1、初步具备机械与结构基本常识,有能力与机械或结构工程师就相关问题进行一般的交流沟通; 2、使产品设计方案具有更多的工程技术尤其是结构、机构方面的合理性; 3、为进一步深入学习机械与结构设计与其它工程技术知识打下初步的基础。

二、机械与结构设计(基础)研究对象和任务 (一)、机械、机器、机构、构件、零件的概念 机械--- 机器与机构的总称,如工程机械、包装机械、农业机械、矿山机械、化工机械等。机器--- 一种用来转换或传递能量、物料和信息的、能执行机械运动的装置,具有以下特征: 1、人为的实物(机件)的组合体。 2、各个部分间具有确定的相对运动。 3、能够用来转换能量,完成有用功或处理信息等。如电动工具、车辆、计算机等 机构--- 能实现预期的机械运动的各实物的组合体。常用机构:连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。具有以下特征: 1、人为的实物(机件)的组和体。 2、各个部分间具有确定的相对运动。 构件--- 机构中的运动单元或构造单元,由一个或几个零件组成的刚性结构。 零件--- 制造的基本单元。零件又分:通用零件、标准件,专用零件、非标准件等,可以是各种材料制成的。 因此,机械产品(机器)由三个层面构成: 机构、构件、零件 1、内燃机分析示例

影响金属材料疲劳强度的八大因素

影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等,内在因素包括材料本身的成分,组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化,均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面,这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据,以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度,都是用精心加工的光滑试样测得的,然而,实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口,如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中,使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力,零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt :在理想的弹性条件下,由弹性理论求得的,缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数(或疲劳应力集中系数)Kf:光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响,而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加,但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q:疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度,由下式计算。 q的数据范围是0-1,q值越小,表征材料对缺口越不敏感。试验表明,q并非纯粹是材料常数,它仍然和缺口尺寸有关,只有当缺口半径大于一定值后,q值才基本与缺口无关,而且对于不同材料或处理状态,此半径值也不同。 尺寸因素的影响

船体强度与结构设计复习材料

船体强度与结构设计复习材料 绪论 1.船体强度:是研究船体结构安全性的科学。 2.结构设计的基本任务:选择合适的结构材料和结构型式,决定全部构建的尺寸和连接方式,在保证具有充足的强度和安全性等要求下,使结构具有最佳的技术经济性能。 3.全船设计过程:分为初步设计、详细设计、生产设计三个阶段。 4.结构设计应考虑的方面:①安全性;②营运适合性;③船舶的整体配合性;④耐久性;⑤工艺性;⑥经济性。 5.极限状态:是指在一个或几个载荷的作用下,一个结构或一个构件已失去了它应起的各种作用中任何一种作用的状态。 引起船体梁总纵弯曲的外力计算 船体梁:在船体总纵强度计算中,通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁。 总纵弯曲:船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。 总纵强度:船体梁抵抗总纵弯曲的能力。 引起船体梁总纵弯曲的主要外力:重力与浮力。 船体梁所受到的剪力和弯矩的计算步骤: ①计算重量分布曲线平p(x); ②计算静水浮力曲线bs(x); ③计算静水载荷曲线qs(x)=p(x)-bs(x); ④计算静水剪力及弯矩:对③积分、二重积分; ⑤计算静波浪剪力及弯矩: ⑥计算总纵剪力及弯矩:④+⑤。 重量的分类: ①按变动情况来分:不变重量(空船重量)、变动重量(装载重量); ②按分布情况来分:总体性重量(沿船体梁全场分布)、局部性重量(沿船长某一区段分布)。静力等效原则: ①保持重量的大小不变;②保持重心的纵向坐标不变; ③近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。 浮力曲线:船舶在某一装载情况下,描述浮力沿船长分布状况的曲线。 载荷曲线:在某一计算状态下,描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。载荷、剪力和弯矩之间的关系: ①零载荷点与剪力的极值相对应、零剪力点与弯矩的极值相对应; ②载荷在船中前后大致相等,故剪力曲线大致是反对成的,零点靠近船中,在首尾端约船长的1/4处具有最大正、负值; ③两端的剪力为零,弯矩曲线在两端的斜率为零(与坐标轴相切)。 计算状态:指在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态,一般包括满载、压载、空载等和按装载方案可能出现的最为不利以及其它正常营运时可能出现的更为不利的装载状态。 挠度及货物分布对静水弯矩的影响: ①挠度:船体挠度对静水弯矩的影响是有利的;

最新整理机械结构设计基础知识复习过程

机械结构设计基础知识 1前言 1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上,根据所确定的原理方案,确定并绘出具体的结构图,以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件,具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时,还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以,结构设计的直接产物虽是技术图纸,但结构设计工作不是简单的机械制图,图纸只是表达设计方案的语言,综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有:(1)它是集思考、绘图、计算(有时进行必要的实验)于一体的设计过程,是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段,在整个机械设计过程中,平均约80%的时间用于结构设计,对机械设计的成败起着举足轻重的作用。(2)机械结构设计问题的多解性,即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。(3)机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节,常常需反复交叉的进行。为此,在进行机械结构设计时,必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 2机械结构件的结构要素和设计方法 2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成,一个零件通常有多个表面,在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 2.2结构件之间的联接 在机器或机械中,任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外,还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的,成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求,如减速器中两相邻的传动轴,其中心距必须保证一定的精度,两轴线必须平行,以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关,如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线,这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的,所以,主轴与导轨之间位置相关;而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件,故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时,两零件直接相关部位必须同时考虑,以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件,如进行尺寸链和精度计算等。一般来说,若某零件直接相关零件愈多,其结构就愈复杂;零件的间接相关零件愈多,其精度要求愈高。例如,轴毂联接见图1。 2.3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题 机械设计中可以选择的材料众多,不同的材料具有不同的性质,不同的材料对应不同的加工工艺,结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料,又要根据材料的种类确定适当的加工工艺,并根据加工工艺的要求确定适当的结构,只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念 发表时间:2016-06-27T14:51:54.553Z 来源:《基层建设》2016年5期作者:隆凡梅 [导读] 本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作,并提出一些个人见解以供参考。 摘要:对于普通建筑物的结构抗震设计,目前我国是以小震为设计基础,中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。但是对于较重要的、超高的、超限的建筑物则需要进行中震和大震的抗震计算。本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作,并提出一些个人见解以供参考。 关键词:中震设计概念;地震影响系数;荷载 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008年版)(下简称《抗规》)中对中震设计仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标,但没有给出中震设计的设计要求和判断标准。 首先我们了解一下现行《抗规》存在几个问题: 1规范未对结构存在的薄弱构件进行分析并作出专门的设计规定,仅对框架类剪切型结构适用的薄弱层作了一些规定; 2在中震作用下,规范仅提出“中震可修”的概念设计要求,没有具体的抗震设计方法; 3“中震可修”的技术经济问题:可修的标准决定工程????造价、破坏损失、震后修复费用。 随着时代的进步,现在的建筑物体型复杂,结构新颖,超高超限越来越多,因此要求对结构进行中震的设计也越来越多。 2 中震设计 2.1 为何要进行中震设计呢? 《抗规》条文说明1.0.1条指出,对大多数结构,可只进行第一阶段设计(即小震下的弹性计算),而通过概念设计和抗震构造措施来实现“中震可修和大震不倒”的设计要求,但前提是建筑物的体型常规、合理,经验上一般能满足大中震的抗震要求。反之对于一些体型很不好的甚至超限的建筑物,在大震下的结构反应和小震完全不同,不进行相应的中震和大震计算是没法保证结构安全的。 为达到各阶段抗震要求,须对于上述体型异常、刚度变化大、超高超限等类型建筑物进行中震抗震设计,其余类型建筑物建议可按中震抗震进行验算。 2.2 中震设计的基本概念 抗震设计要达到的目标是在不同频数和强度的地震时,要求建筑物具有不同的抵抗能力。中震设计就是为了使建筑物满足该地区的基本设防烈度,即能够抵抗50年限期内可能遭遇超越概率为10%的地震烈度。 中震设计和大震设计都可称为性能设计。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展,它的特点是使抗震设计从宏观性、规范指定的目标向具体量化的多重目标过渡,业主(设计者)可选择所需的性能目标,而不仅仅是按现行规范通过分项系数、内力调整系数、抗震构造措施等粗略、定性的手段来满足中震和大震的设防要求。针对本工程的结构特点,设定本结构的抗震性能目标。对超限结构而言,利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现,给超限设计提供可靠的判断依据。 2.3 中震设计的分类 中震设计就是结构在地震影响系数按小震的2.875倍(αmax=0.23)取值下进行验算。目前工程界对于结构的中震设计有两种方法,第一种按照中震弹性设计,第二种是按照中震不屈服设计。 首先明确一点,中震弹性和中震不屈服是两个完全不同的概念,两者所采用的设计方法与设防目的均不相同。中震弹性设计,设计中取消《抗规》要求的各项地震组合内力调整系数,保留材料、荷载等分项系数,对应地保留了结构的安全度和可靠度,结构仍属于弹性阶段,属正常设计。中震不屈服设计,设计中除了地震内力不作调整,同时也取消了材料、荷载等分项系数,对应地不考虑结构的安全度和可靠度,结构已经处于弹塑性阶段,属承载力极限状态设计,是一种基于性能的设计方法。由此可见,中震弹性设计接近于平常的小震弹性设计,而中震不屈服设计则与大震设计同属于基于性能的设计。 3 基本方法及应用 根据中震设计的分类,以下分别阐述中震弹性及中震不屈服的具体设计方法,介绍如何在satwe、etabs、midas等软件中实现中震设计。 3.1 中震不屈服设计 3.3.1 不同抗震烈度下的各级屈服控制 若场地安评报告提供实际的地震影响系数,则应取用所提供的多遇地震、设防烈度地震下相应的地震影响系数,屈服判别地震作用1、2 的地震影响系数可相应插值求得。 3.3.2 SAWTE计算:地震信息中抗震等级均为四级;αmax按表3取值;总信息中风荷载不参加计算;勾选地震信息中的按中震(或大震)不屈服做结构设计选项;其它设计参数的定义均同小震设计。 3.3.3 MIDAS/Gen计算:主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→定义抗震等级:四级;主菜单→荷载→反应谱分析数据→反应谱函数:定义中震反应谱,在相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可,β值按表3计算所得;总信息中风荷载不参加计算;主菜单→结果→荷载组合:将各项荷载组合中的地震作用分项系数取为1.0;主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→材料分项系数:将材料分项系数取为1.0;其它同小震。 3.3.4 ETABS计算:选项→首选项→混凝土框架设计→定义抗震设计等级:四级;定义→反应谱函数→Add Chinese 2002 Spectrum→定义中震反应谱,地震影响系数最大值αmax取值,其余参数按《抗规》;静荷载工况中不定义风荷载作用;定义→荷载组合→各项荷载比例系数均取为荷载分项系数1.0x荷载组合系数φ;定义→材料属性→填写各材料的强度标准值其它同小震。 4 工程算例 4.1 示范算例 4.1.1 基本参数:二十二层框支剪力墙结构,三层楼面转换,无地下室,首、二层4.5米,标准层3.5米,总高79m。结构平面布置如图一所示。结构高宽比3.76,长宽比1.22;抗震参数,7 度,第一组,0.10g;场地II类;风荷载100年一遇为0.9kN/㎡。

《结构的强度和稳定性》教学设计

《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计 《结构的强度和稳定性》教学设计 一、教材分析: 本节是“地质”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强度和稳定性》。共需2课时完成。本课为第1课时的学习。该章的总体设计思路是:认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念,结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一,是对结构及受力认识的基础上作进一步深入的学习。 二、教学目标: 知识与技能: 1、理解力、强度、应力的概念,能进行简单的应力计算,掌握应力和强度的关系。 2、通过实验,明确强度与材料、强度与物体的形状及连接方式的关系。培养学生合作交流能力,对身边事物的观察能力。 3、理解稳定性的概念,及影响稳定性的因素。 过程与方法:通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。 情感态度价值观:让学生亲身体验注重交流,通过分析讨论得到结论,培养学生的观察分析能力,合作交流能力。 三、教学重点与难点: 重点:影响结构强度和稳定性的主要因素。 难点:应力的计算,强度与应力的关系,结构设计需要在容许应力围之。 四、学情分析: 总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础,并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识,在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和容,对结构问题进行进一步探讨,上升到理论的高度。 五、教学策略:

本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例,进行师生互动探讨,帮助学生加深对知识的理解。 六、教学安排 1课时 七、教学过程: (一)复习回顾,导入新课 教师引导学生回顾结构的概念,指出事物的性质:强度和稳定性 (二)知识构建 1、强度 对于结构变形,只给以“结实”“不结实”来评说是不够准确的,而对于结构的受力与变形应该有更科学的描述。通常,物体结构抵抗变形的能力,都以强度来表示,我们用应力来衡量强度。 (1)力:外力使构件发生变形的同时,构件的部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力,称为力。 (2)应力:作用在单位面积上的力。 【学生活动一】 (3)拓展:探讨强度和应力的关系 示例:粗绳和细绳,两种相比粗绳更结实,牢固,换句话说是抗拉强度更大。绳子所受拉力一定,即构件受到的外力一定,而粗的横截面积大,所以应力小,此时变形小,而抗变形的能力大,即强度大。 结论:应力小,强度大应力大,强度小 【学生活动二】 (4)结合课本分小组探究影响结构强度的因素,同时完成26页问题,答在学案上。 结构的强度,一般取决于它对力和压力两方面的反应能力,具体取决于以下因素: 形状、材料(不同的材料有承受不同应力极限的能力) 材料的连接方式(不同的连接方式,受力传递方式和效果不一样) 师生探讨:如何改进物体结构的强度?

机械结构设计知识

机械结构设计 一、机械结构设计的内容 具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时,还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。 二、机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有:(1)它是集思考、绘图、计算(有时进行必要的实验)于一体的设计过程,是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段,在整个机械设计过程中,平均约80%的时间用于结构设计,对机械设计的成败起着举足轻重的作用。(2)机械结构设计问题的多解性,即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。(3)机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节,常常需反复交叉的进行。 三、结构件的几何要素 在功能表面之间的联结部分称为联接表面。零件的功能表面是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 四、结构件之间的联接 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的,成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求,如减速器中两相邻的传动轴,其中心距必须保证一定的精度,两轴线必须平行,以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关,如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线. 在进行结构设计时,两零件直接相关部位必须同时考虑,以便合理

地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件,如进行尺寸链和精度计算等。 五、结构件的材料及热处理 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。 如:钢材受拉和受压时的力学特性基本相同,因此钢梁结构多为对称结构。铸铁材料的抗压强度远大于抗拉强度,因此承受弯矩的铸铁结构截面多为非对称形状,以使承载时最大压应力大于最大拉应力. 对于需要热处理加工的零件,在进行结构设计时的要求有如下几点:(1)零件的几何形状应力求简单、对称,理想的形状为球形。(2)具有不等截面的零件,其大小截面的变化必须平缓,避免突变。如果相邻部分的变化过大,大小截面冷却不均,必然形成内应力。(3)避免锐边尖角结构,为了防止锐边尖角处熔化或过热,一般在槽或孔的边缘上切出2~3mm的倒角。(4)避免厚薄悬殊的截面,厚薄悬殊的截面在淬火冷却时易变形,开裂的倾向较大。 六、机械结构设计的基本要求 下面就机械结构设计的三个不同层次来说明对结构设计的要求:1. 功能设计 满足主要机械功能要求,在技术上的具体化。如工作原理的实现、工作的可靠性、工艺、材料和装配等方面。 2. 质量设计 兼顾各种要求和限制,提高产品的质量和性能价格比,它是现代工程设计的特征。具体为操作、美观、成本、 安全、环保等众多其它要求和限制。 在现代设计中,质量设计相当重要,往往决定产品的竞争力。那种只满足主要技术功能要求的机械设计时代已经过去,统筹兼顾各种要求,提高产品的质量,是现代机械设计的关键所在。与考虑工作原理相比,兼顾各种要求似乎只是设计细节上的问题,然而细节的总和是质量,产品质量问题不仅是工艺和材料的问题,提高质量应始于设

建筑结构选型实例分析报告

建筑结构选型实例分析 第一章 悬挑结构:现代MOMA 1.工程概况: 当代MOMA位于东直门迎宾国道北侧,拥有首都北京的地标优势,项目规划建筑面积22万平方米,其中住宅为13.5万平方米,配套商业面积达8.5万平方米,包括多厅艺术影院,画廊,图书馆等文化展览设施,还包括了精品酒店,国际幼儿园,顶级餐饮,顶级俱乐部及健身房、游泳池、网球馆等生活设施与体育休闲设施。 当代MOMA由纽约的哥伦比亚大学教授StevenHoll设计,项目规划概念是BEIJINGLINKEDHYBRID,在建筑艺术方面实现了世界的唯一,更加充分的发掘城市空间的价值,将城市空间从平面、竖向的联系进一步发展为立体的城市空间。当代MOMA也是当代置业科技主题地产的延续与发展,在万国城Moma实现高舒适度、微能耗的基础上,将大规模使用可再生的绿色能源。从可持续的观点出发,当代MOMA适当的高密度(强度)开发利用土地与大规模使

用可再生的绿色能源是大城市发展的方向,是真正“节能省地型”的项目。 在当代MOMA的规划设计中,更多考虑了未来城市的生活模式,引入了复合功能的概念,实现开放功能的城市社区,在这里不单是居住功能,而且能够和谐的工作,娱乐、休闲消费、交通,作为一个汇集精品商业与国际文化的开放社区,充满生气与活力,将创造更和谐的国际化生活氛围,不仅为社区创造更舒适的环境,更多的交往机会,也将完善城市区域功能,为北京的城市形象,为北京奥运会增添光彩。项目计划2005年初开始建设,在2008年奥运会之前建成使用。 2.结构形式: 为减轻自重,梁柱采用H型钢,并且设置了受拉的钢斜撑,提高悬挑结构的刚度和承载力.为承受悬挑部分重力荷载产生的倾覆力矩,在悬挑部分增设钢斜撑,将倾覆力矩传递到塔楼上;在塔楼相应的部位增设钢管斜撑。使塔楼整体承受倾覆力矩。在塔楼内除设置核心筒外。还设置了十字型剪力墙,提高塔楼整体的刚度和抗倾覆能力。长悬挑是本工程主要设计难点之一,目前主体结构竖向构件采用了中震不屈服的性能目标,对于悬挑结构这样更加重要的部分,设计中采用了中震弹性设计的更高的性能目标,即悬挑部分的构件验算时,按中震弹性地震力(水平地震和竖向地震)与竖向荷载进行组合,考虑荷载分项系数,材料强度取设计值。经中震弹性设计验算,悬挑部位构件的应力比基本上都控制在0.9以下。 3.施工情况: 物业公司:第一物业服务有限公司 建筑面积:220000平方米 绿化率:34% 使用率:80% 容积率:2.64 建设规模:地上21层、地下两层

高层建筑结构设计分析论文

高层建筑结构设计分析论文 1结构分析及设计分析 1.1分析三种重要的体系 1.1.1剪力墙体系 剪力墙结构是利用建筑的内、外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载的结构体系。剪力墙的变形状态和受力特性同剪力墙的开洞情况联系密切,其中依据轧受力特性的不同,单片剪力墙可以分为特殊开洞墙和单肢墙。类型不同的剪力墙,对应的也会有不同的截面应力分布,所以,在对位移和内力进行计算时,也应该对不同的计算和设计方法进行使用,将平面有限元法应用到剪力墙的结构计算中。此种方法能够比较准确地完成计算,能够应用到各类剪力墙之间,然而,也有一定的弊端存在于这种方法中,其有着较多的自由度。所以,在具体的应用时,较为普遍地应用了开洞墙这一类型。 1.1.2筒体结构 筒体结构分为框架—核心筒、筒中筒等结构体系,其中框架—核心筒受力特点为框架主要承受竖向荷载,筒体主要承受水平荷载,变性特点类似于框架剪力墙,但抗侧刚度较大。依据不同的计算机模型处理手段,有三种类型的分析方法:主要为离散化方法、三维空间分析和连续化方法,其中三维空间方法的精确性会更高。 1.1.3框架—剪力墙体系 框架—剪力墙结构,是由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。此种结构位移和内力等计算方法尽管种类较

多,然而,连梁连续化假定方法会经常被使用,在对位移协调条件进行计算时,应该按照框架水平位移和剪力墙转角进行设计,将外荷载和位移的关系用微分方程建立起来。然而,应该考虑需求和因素量会存在的差异,所以,也会有着不同形式的解答方式。 1.2具体的设计与分析 1.2.1合理地确定水平荷载 每一个建筑结构都应该一同承受风产生的水平荷载和垂直荷载,对于抵抗地震的能力也应该具备。高层建筑中,尽管结构设计会较大程度上受到竖向荷载的影响,然而,水平荷载却占据着重大的比重。随着不断增多的高层建筑层数,在高层建筑的结构设计中,水平荷载成为了其中一个重要的影响因素。首先,由于楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中发挥的功能,对应水平荷载会将一定的倾覆作用施加到结构中,并且竖构件中就会出现高层建筑结构的作用力;其次,就高层建筑结构而言,地震作用和竖向荷载,也会跟着建筑结构的动力情况而出现较大的改变。 1.2.2合理地确定侧控 同低层建筑不同,在高层建筑结构设计中,结构侧移已经成为 了其中一个非常重要的影响因素。随着不断增加的楼层数量,结构侧移在水平荷载侧向变形下会逐渐增大。在高层建筑结构进行设计中,不但规定结构要有一定的强度,对于荷载作用带来的内力能够有效的予以承受,同时,还应该确保具备一定的抗侧刚度,确保在某一限度内控制结构在水平荷载作用出现的侧移情况。

建筑结构优化设计分析

建筑结构优化设计分析 摘要:建筑结构设计的优化主要体现在通过结构设计优化达到性能及经济的完 美协调。不管对建设方或者居住者,都有着直接的影响。本文根据结构优化设计 实例进行分析。 关键词:建筑结构;结构设计;优化方法 前言 结构设计优化技术所指的是建筑结构的设计过程中,设计人员会面临着各种各样的问题,比较成本、性能和建筑材料等问题。如何通过结构优化,从而达到利用最少的资金建设出合 理科学的建筑结构。其优化的意义所在就是节省工程造价,提高建筑的质量。当前建筑结构 的成本占比较重,合理科学的建筑结构可以产生巨大的经济效益,并还能够提高工程的质量。 1、建筑结构设计优化的步骤 1.1建立合理模型 可以通过3步来实现对房屋结构设计的优化,具体步骤是:第一步,需合理选择设计的 变量。一般情况下,在选择合理的设计变量的时侯,应当将对建筑结构具有较大影响的因素 做为主要设计变量的参数。例如,结构的造价C1与损失的期望C2等有关参数使目标控制产 生较大的影响,以及诸如结构的可靠度PS等有关参数使约束控制产生较大的影响,这就需要对这些影响设计变量的参数进行合理选择。相反,对那些影响不大的因素,在进行优化的时 侯可以采取预定参数的方式来表示,使让优化过程中的计算量、设计量和编制程序的工作量 有所降低。第二步,需确立目标的函数。在采用建筑结构设计优化技术对房屋结构设计进行 优化过程中,应当尽可能的寻找几组可以满足有关预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的 截面积以及相应的失效的概率的函数,让工程的造价费用有所减少。第三步,确定约束的条件。在采用建筑结构设计优化技术对房屋结构设计进行优化过程中,应当对结构的可靠性以 及用来优化设计的有关约束条件做进一步确定。其中,设计优化的约束条件包含有结构体系 约束、应力约束、构件单元约束、尺寸约束、结构强度约束、裂缝宽度约束等。在对房屋结 构设计进行优化的时侯,必需充分将实际性约束条件和目标性约束条件作对比,然而保证每 一个约束条件均可以满足需求,以便达到最佳的设计。 1.2设定计算方案 依照可靠性对房屋结构设计进行的优化也会出现非线性的优化问题以及多约束性的优化 问题,并且还会使多变量复杂化。所以,为了减少这些问题需要在进行分析计算的时侯,将 有约束的优化问题转化为没有约束的优化问题进行求解。常常采取的优化设计的计算方法是Powell法、复合形法和拉氏乘子法等3种方法。 1.3设计相关程序 依照可靠性对房屋结构设计优化的基本模型和选择的计算方法可以编写一个具有运算速 度快以及功能齐全的综合应用程序,通过程序的优化提高设计的时效。 1.4作好结果分析 在对房屋结构设计进行优化设计的过程中,应当对最终得到的有关计算结果作一定的对 比分析,以便为最终的优化设计方案提供科学、合理、有效的依据。而在这个过程当中就要 求设计人员必需全面周密的考虑问题,只有这样才能够科学、合理、有效地选择设计的方案,才可以保证建筑结构的实用、经济、合理、安全以及美观,才能够尽可能少的资金投入获得 最大的收益。尤其需要注意的是,在进行建筑结构优化设计的过程中,并不能够只一味的强 调经济上的节约而降低了技术上标准;或者仅考虑技术上的要求却忽视了经济上的节约,这 些都是不正确的。只有在众多因素中寻找最佳结合点,探索优化设计的平衡点,才能够达到 有关设计要求。因此,必须做好结构的分析与运用。 2、某工程空心楼板优化设计的实例分析 2.1原方案 原设计方案板厚300mm,拟用空心管直径200mm。相邻空心管之间设一道肋,梁宽度 60mm。肋梁区域受力钢筋上、下铁都为2Ф14(Ⅲ级钢),空心管区域受力钢筋上、下铁都

建筑结构选型案例分析(1)

1 混合结构体系 混合结构体系概述 混合结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的。如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成,以砖墙为承重墙,或者梁是用木材建造,柱是用钢筋混凝土建造。由两种或两种以上不同材料的承重结构所共同组成的结构体系均为混合结构。混合结构,又可以说是砖混结构.虽然也用钢筋浇柱\梁,但墙体具是承重功能,不能乱拆. 特点:质量较框架略差,质量较好,寿命较长.造价略低,适合6层以下,横向刚度大,整体性好,但平面灵活性差。 分类:型钢柱+混凝土梁+混凝土筒归入混凝土结构 型钢柱/钢管混凝土+钢梁+混凝土筒归入型钢框架混凝土核心筒结构 实例工程项目概况 金茂大厦(JinMaoTower),又称金茂大楼,位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区,楼高米,是上海目前第2高的摩天大楼(截至2008年)、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。大厦于1994年开工,1999年建成,有地上88层,若再加上尖塔的楼层共有93层,地下3层,楼面面积27万8,707平方米,有多达130部电梯与555间客房,现已成为上海的一座地标,是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体,融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼,由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师Adrian Smith设计。因为中国人喜欢塔所以中国才把金茂大厦设计成这样。 实例工程项目结构选型与结构布置分析 其结构体系为巨型型钢混凝土翼柱+ 内筒混合结构体系。这种混合结构体系的巨型型钢混凝土柱和钢筋混凝土内筒通过刚性大梁构成一个整体的抗侧力体系, 而且其抗侧力体系的力矩很大, 效率很高。这种体系还可提供较大的使用空间, 其外围洞口可以做得很大。 2框架结构体系 框架结构体系概述 框架结构是利用梁柱组成的纵、横向框架,同时承受竖向荷载及水平荷载的

建筑结构选型案例分析

1 混合结构体系 1.1混合结构体系概述 混合结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的。如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成,以砖墙为承重墙,或者梁是用木材建造,柱是用钢筋混凝土建造。由两种或两种以上不同材料的承重结构所共同组成的结构体系均为混合结构。混合结构,又可以说是砖混结构.虽然也用钢筋浇柱\梁,但墙体具是承重功能,不能乱拆. 特点:质量较框架略差,质量较好,寿命较长.造价略低,适合6层以下,横向刚度大,整体性好,但平面灵活性差。 分类:型钢柱+混凝土梁+混凝土筒归入混凝土结构 型钢柱/钢管混凝土+钢梁+混凝土筒归入型钢框架混凝土核心筒结构 1.2 实例工程项目概况 金茂大厦(JinMaoTower),又称金茂大楼,位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区,楼高420.5米,是上海目前第2高的摩天大楼(截至2008年)、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。大厦于1994年开工,1999年建成,有地上88层,若再加上尖塔的楼层共有93层,地下3层,楼面面积27万8,707平方米,有多达130部电梯与555间客房,现已成为上海的一座地标,是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体,融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼,由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师Adrian Smith设计。因为中国人喜欢塔所以中国才把金茂大厦设计成这样。 1.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析 其结构体系为巨型型钢混凝土翼柱+ 内筒混合结构体系。这种混合结构体系的巨型型钢混凝土柱和钢筋混凝土内筒通过刚性大梁构成一个整体的抗侧力体系, 而且其抗侧力体系的力矩很大, 效率很高。这种体系还可提供较大的使用空间, 其外围洞口可以做得很大。 2框架结构体系 2.1框架结构体系概述 框架结构是利用梁柱组成的纵、横向框架,同时承受竖向荷载及水平荷载的

《结构的强度和稳定性》教学设计电子教案

《结构的强度和稳定性》教学设计

《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计 《结构的强度和稳定性》教学设计 一、教材分析: 本节是“地质出版社”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强度和稳定性》。共需2课时完成。本课为第1课时的学习。该章的总体设计思路是:认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念,结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一,是对结构及受力认识的基础上作进一步深入的学习。 二、教学目标: 知识与技能: 1、理解内力、强度、应力的概念,能进行简单的应力计算,掌握应力和强度的关系。 2、通过实验,明确强度与材料、强度与物体的形状及连接方式的关系。培养学生合作交流能力,对身边事物的观察能力。 3、理解稳定性的概念,及影响稳定性的因素。 过程与方法:通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。 情感态度价值观:让学生亲身体验注重交流,通过分析讨论得到结论,培养学生的观察分析能力,合作交流能力。 三、教学重点与难点: 重点:影响结构强度和稳定性的主要因素。

难点:应力的计算,强度与应力的关系,结构设计需要在容许应力范围之内。 四、学情分析: 总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础,并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识,在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和内容,对结构问题进行进一步探讨,上升到理论的高度。 五、教学策略: 本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例,进行师生互动探讨,帮助学生加深对知识的理解。 六、教学安排 1课时 七、教学过程: (一)复习回顾,导入新课 教师引导学生回顾结构的概念,指出事物的性质:强度和稳定性 (二)知识构建 1、强度 对于结构变形,只给以“结实”“不结实”来评说是不够准确的,而对于结构的受力与变形应该有更科学的描述。通常,物体结构抵抗变形的能力,都以强度来表示,我们用应力来衡量强度。 (1)内力:外力使构件发生变形的同时,构件的内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力,称为内力。

提高零件疲劳强度的方法

提高零件疲劳强度的方法 【摘要】机械零件的抗疲劳破坏是造成机械运行故障的主要原因,因此,提高机械零件的疲劳强度是机械结构设计中不容忽视的问题。针对影响零件疲劳强度的因素并结合实际,对在设计过程中如何提高零件的疲劳强度的方法及措施做简要的叙述和相关分析,且对工程中常见的问题,提出相应的控制方法和解决措施。【关键词】疲劳强度;应力集中 1概述 在19世纪初,随着蒸汽机车的发明和铁路建设的迅速发展,机车车辆的疲劳破坏现象时有发生,使工程技术人员认识到交变应力对金属强度的不良影响。很多结构物都承受交变应力的作用,例如飞机,火车,船舶等交通运输工具由于大气紊流,波浪及道路不平引起的颠簸都承受交变应力,即使是房屋,桥梁等看来似乎完全不动的结构物也同样承受变应力作用,因为桥梁上驶过车辆时,房屋中的机器设备运转和振动时,甚至刮风等均会引起交变应力。所以交变应力对于结构物来说是经常遇到的。 绝大多数的机械零件是在循环变应力作用下工作的,如弹簧,齿轮,轴等都是在循环载荷下工作的,承受交变应力或重复应力,如在工作过程中工作应力低于屈服强度时就会发生疲劳破坏,造成重大的经济损失。为避免这些现象的发生,提高零件的疲劳强度,在设计阶段应考虑它的使用环境和受力状态,材料性能,加工工艺等因素。我将基于材料的疲劳特性,对提高零件疲劳强度的方法及措施进行简要的叙述。 2零件的疲劳特性 材料的疲劳特性可用最大应力,应力循环次数,应力比(循环特性)来表述。 10时,属静应力强度,当循环次数在在一定的应力比下,当循环次数低于3 4 310 10时属于低周疲劳,然而一般零件承受变应力时,其应力循环次数通常大~ 10,属高周疲劳,此阶段,如果作用的变应力小于持久疲劳极限,无论应力于4 变化多少次,材料都不会破坏。由于零件受加工质量及强化因素等影响,使得零件的疲劳极限小于材料的疲劳极限,通常等于材料疲劳极限与其疲劳极限的综合影响系数的比值。故可通过改善零件受力状况,将作用在零件上的变应力降低到持久疲劳极限以下,对延长材料的使用寿命具有重要的意义。 3提高零件疲劳强度的方法 影响零件的疲劳强度的因素很多,比如材料的最大应力,工作环境,应力状态,加工质量与加工工艺等。为提高零件的疲劳强度,经查阅资料得出以下方法。(1)材料的选择 材料的选择原则是:在满足静强度要求的同时,还应具备良好的抗疲劳性能。过去静强度选材的一个基本原则是要求强度高,但在疲劳设计中,需从疲劳强度的观点选材: a在达到使用期限的应力值时,材料的疲劳极限必须满足要求。 b材料的切口敏感性和擦伤疲劳敏感性小,在交变载荷作用处要特别注意。 c裂纹扩展速率慢,许用临界裂纹大些,及要求零件的断裂韧性值大,使零件或结构在使用中出现裂纹后,不会很快导致灾难性的破坏。

结构设计及强度校核

专业综合训练任务书: 49.9米150吨冷藏船结构设计及总纵强度计算 一、综合训练目的 1、通过综合训练,进一步巩固所学基础知识,培养学生分析解决实际工程问题的能力,掌握静水力曲线的计算与绘制方法。 2、通过综合训练,培养学生耐心细致的工作作风和重视实践的思想。 3、为后续课程的学习和走上工作岗位打下良好的基础。 二、综合训练任务 1.150吨冷藏船结构设计,提供主要构件的计算书。 2.参考该船图纸和相关静水力资料、邦戎曲线图,按照《钢质内河船舶建造规范》的要求进行总纵 强度计算,提供总纵强度计算书。 3.参考资料: 1)中国船级社. 钢质海船入级与建造规范 2009 2)王杰德等. 船体强度与结构设计北京:国防工业出版社,1995 3)聂武等. 船舶计算结构力学哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2000 三、要求: 1、专业综合训练学分重,应予以足够重视; 2、计算书格式要符合要求; 如船体结构设计计算书应包括:(a)对设计船特征(船型、主尺度、结构形式等)的概述,设计所根据的规范版本的说明等;(b)应按船底、船侧、甲板的次序,分别写出确定每一构件尺寸的具体过程,并明确标出所选用的尺寸。(c)计算书应简明、清晰、便于检查。 3、强度计算: a)按第一、二章的要求和相关表格做,如静水平衡计算,静水弯矩计算等; b)波浪弯矩等可按规范估算; c)相关表格用计算器计算,表格绘制于“课程设计”本上 注意:请班长到教材室领取课程设计的本子和资料袋(档案袋),各位同学认真填写资料袋封面。 4、专业综合训练总结:300~500字。 四、组织方式和辅导计划: 1、参考资料: a)船体强度与结构设计教材 b)某船的构件设计书 c)某船的总纵强度计算书 d)《钢质内河船舶建造规范》,最好2009版 2、辅导答疑地点:等学校安排。 五、考核方式和成绩评定: 1、平时考核成绩:参考个人进度。 2、须经老师验收合格,故应提前一周交资料,不合格的则需回去修改。 3、第18周星期三下午4:00前必须交资料,资料目录见第2页。 4、一旦发现打印、复印、数据格式完全相同等抄袭现象,均按规定以不及格计。 5、成绩由指导教师根据学生完成质量以及学生的工作态度与表现综合评定,分为优、良、中、及格、 不及格五个等级。 六、设计进度安排: 1、有详细辅导计划,但具体进度可根据个人情况可以自己定。 附录:档案袋内资料前2页如下

机械设计的基础知识点详解

机械设计基础知识点详解 绪论 1、机器的特征: (1)它是人为的实物组合; (2)各实物间具有确定的相对运动; (3)能代替或减轻人类的劳动去完成有效的机械功或转换机械能。 第一章平面机构的自由度和速度分析 要求:握机构的自由度计算公式,理解的基础上掌握机构确定性运动的条件,熟练掌握机构速度瞬心数的求法。 1、基本概念 运动副:凡两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。低副:两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 高副:两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。 复合铰链:两个以上的构件同时在一处用回转副相联构成的回转副。 局部自由度:机构中常出现的一种与输出构件运动无关的自由度,称为局部自由度或多余自由度。 虚约束:对机构运动不起限制作用的重复约束称为虚约束或称消极约束。 瞬心:任一刚体相对另一刚体作平面运动时,其相对运动可看作是绕某一重合点的转动,该重合点称为瞬时回转中心或速度瞬心,简称瞬心。如果两个刚体都是运动的,则其瞬心称为相对速度瞬心;如果两个刚体之一是静止的,则其瞬心

称为绝对速度瞬心。 2、平面机构自由度计算 作平面运动的自由构件具有三个自由度,每个低副引入两个约束,即使构件失去两个自由度;每个高副引入一个约束,使构件失去一个自由度。 计算平面机构自由度的公式: F=3n-2P L-P H 机构要具有确定的运动,则机构自由度数必须与机构的原动件数目相等。即,机构具有确定运动的条件是F>0,且F等于原动件个数。 3、复合铰链、局部自由度和虚约束 (a)K个构件汇交而成的复合铰链应具有(K-1)个回转副。 (b)局部自由度虽然不影响整个机构的运动,但滚子可使高副接触处的滑动摩擦变成滚动摩擦,减少磨损,所以实际机械中常有局部自由度出现。 (c)虚约束对机构运动虽不起作用,但是可以增加构件的刚性和使构件受力均衡,所以实际机械中虚约束随处可见。 4、速度瞬心 如果一个机构由K个构件组成,则瞬心数目为 N=K(K-1)/2 瞬心位置的确定: (a)已知两重合点相对速度方向,则该两相对速度向量垂线的交点便是两 构件的瞬心。 (b)两构件组成回转副时,回转副的中心便是它们的瞬心。 (c)两构件组成移动副时,由于所有重合点的相对速度方向都平行于移动

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