????????機械設(shè)計過程中刮吧，機械都是由許多構(gòu)件組成丑搔。任一構(gòu)件都是由某種材料制成苔货，構(gòu)件在荷載作用下會發(fā)生形狀和尺寸的變化，即產(chǎn)生變形综看，同時在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生一種抵抗變形的內(nèi)力。隨著荷載的增加岖食，構(gòu)件的變形和內(nèi)力也增大红碑，當荷載大到一定程度時，構(gòu)件會喪失工作能力泡垃。為了保持結(jié)構(gòu)的正常工作析珊，必須讓構(gòu)件達到強度和剛度的要求。在實際設(shè)計中蔑穴，由大量的實踐得出能滿足剛度要求的零件忠寻，通常其強度總是足夠的。本文為了探究這條經(jīng)驗結(jié)論的理論性存和，對相關(guān)資料進行論述奕剃。
1、強度
1.1?定義
強度是指材料在外力作用下抵抗破壞的能力捐腿。
1.2???破壞類型
對于構(gòu)件在外力下的破壞有兩種基本形式：
（1）脆性斷裂：在沒有明顯的塑形變形情況下發(fā)生的突然斷裂纵朋，如鑄鐵試件在拉伸時沿橫截面的斷裂和圓截面鑄鐵試件在扭轉(zhuǎn)時沿斜截面的斷裂。
（2）塑形屈服：材料產(chǎn)生顯著的塑形變形而使構(gòu)件喪失工作能力叙量，如低碳鋼試樣在拉伸或扭轉(zhuǎn)時都會發(fā)生顯著的塑形變形倡蝙。
1.3???強度理論
根據(jù)破壞類型可以采用判斷推理的方法得出以下四條強度理論：
（1）最大拉應(yīng)力理論：
只要構(gòu)件內(nèi)一點處的最大拉應(yīng)力σ1達到單向應(yīng)力狀態(tài)下的極限應(yīng)力σb，材料就要發(fā)生脆性斷裂绞佩。于是危險點處于復雜應(yīng)力狀態(tài)的構(gòu)件發(fā)生脆性斷裂破壞的條件是：σ1=σb寺鸥。σb/s=[σ]猪钮，所以按第一強度理論建立的強度條件為：σ1≤[σ]。
（2）最大拉應(yīng)變理論：
只要最大拉應(yīng)變ε1達到單向應(yīng)力狀態(tài)下的極限值εu胆建，材料就要發(fā)生脆性斷裂破壞烤低。εu=σb/E；ε1=σb/E笆载。由廣義虎克定律得：ε1=[σ1-u(σ2+σ3)]/E扑馁，所以σ1-u(σ2+σ3)=σb。按第二強度理論建立的強度條件為：σ1-u(σ2+σ3)≤[σ]凉驻。
（3）最大切應(yīng)力理論：
只要最大切應(yīng)力τmax達到單向應(yīng)力狀態(tài)下的極限切應(yīng)力τ0腻要，材料就要發(fā)生屈服破壞。τmax=τ0涝登。依軸向拉伸斜截面上的應(yīng)力公式可知τ0=σs/2（σs——橫截面上的正應(yīng)力）由公式得：τmax=τ1s=（σ1-σ3）/2雄家。所以破壞條件改寫為σ1-σ3=σs。按第三強度理論的強度條件為：σ1-σ3≤[σ]胀滚。
（4）形狀改變比能理論：
只要構(gòu)件內(nèi)一點處的形狀改變比能達到單向應(yīng)力狀態(tài)下的極限值趟济，材料就要發(fā)生屈服破壞。發(fā)生塑性破壞的條件咽笼，所以按第四強度理論的強度條件為：sqrt(σ1^2+σ2^2+σ3^2-σ1σ2-σ2σ3-σ3σ1)<[σ]顷编。
2、?剛度
2.1?定義
剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力剑刑。
2.2?不同類型的剛度
當所作用的載荷是恒定載荷時稱為靜剛度;為交變載荷時則稱為動剛度媳纬。靜剛度主要包括結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度。結(jié)構(gòu)剛度即指構(gòu)件自身的剛度叛甫，主要有彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度层宫。
?????? 彎曲剛度按下式計算：
?????? ?????? 式中 P——靜載荷(N);
?????? ?????? ?????????δ——在載荷方向的彈性變形(μm)。
?????? 扭轉(zhuǎn)剛度按下式計算：
????????????????式中 M——作用的扭矩(N·m);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?L——扭矩作用處到固定端的距離(m);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? θ——扭轉(zhuǎn)角(°)其监。
3萌腿、?關(guān)系論證
???????? 通過對上述關(guān)于強度和剛度的理論理解，相對于剛度抖苦，強度的定義針對的是外力作用下的破壞毁菱，而破壞類型的分類為塑形屈服及脆性斷裂，由此聯(lián)想到拉伸時的應(yīng)力應(yīng)變曲線锌历。如圖1-1所示贮庞。
???????? 圖中曲線可分為四個階段：I、彈性變形階段究西；II窗慎、屈服階段；III、強化階段遮斥；IV峦失、局部頸縮階段。而剛度的定義是在于抵抗彈性變形术吗，是在第一階段下進行的尉辑，彈性作用下滿足胡克定律，觀察靜載荷下彎曲剛度與扭轉(zhuǎn)剛度的計算公式较屿，類似于胡克定律隧魄，可推測剛度的測量僅僅在彈性變形階段進行。
???????? 在進入下一階段后隘蝎，對于拉伸過程中塑形應(yīng)變火殘余應(yīng)變不會消失购啄，在應(yīng)力應(yīng)變曲線下，應(yīng)力幾乎不變嘱么，而應(yīng)變顯著增加闸溃，此時應(yīng)力為屈服極限。且對于材料則進入了塑形屈服的
破壞階段拱撵，在進入強化階段后，應(yīng)變隨應(yīng)力的增加而增加表蝙，最后到達強度極限拴测。由此可見關(guān)于強度的測量是在于材料彈性形變之后而強度極限之前。
???????? 綜上府蛇，可得出剛度與強度都是在對于零件失效階段的測量值集索，而剛度可以依靠應(yīng)力來測量，強度可以依靠變形來測量汇跨，在應(yīng)變過程中剛度在前一階段而強度在后階段务荆，所以在零件失效的條件測量中，只要滿足了剛度要求穷遂，在彈性變形階段就可以抵抗足夠的應(yīng)力函匕，而強度在這樣的前提下也就滿足了零件的要求。按照這樣的關(guān)系蚪黑，才會有在實際的生產(chǎn)中的各類設(shè)計盅惜，例如機械設(shè)備中的軸，通常是先按強度條件確定軸的尺寸忌穿，再按剛度條件進行剛度校核抒寂。精密機械對于軸的剛度要求也就因此而設(shè)定得很高，其截面尺寸的設(shè)計往往由剛度條件控制掠剑。
4屈芜、參考文獻
[1]黃小清 . 材料力學（第二版）[M].華南理工大學出版社，2010.
