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标题: 结构设计，柔弱胜刚强 [打印本页]

作者: 无能 时间: 2011-6-4 00:07
标题: 结构设计，柔弱胜刚强
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。
(, 下载次数: 137)

作者: yst00 时间: 2011-6-4 07:54
道理很对，和现实结合有风险。

作者: 方图 时间: 2011-6-4 07:56
大侠不厚道，在“强度”和“刚度”上忽悠咱P民嘿嘿

作者: oscar30000 时间: 2011-6-4 08:34
本帖最后由 oscar30000 于 2011-6-4 08:39 编辑

呵呵，我觉得楼主有点牵强附会了，但是很有启发意义。

如果两个载荷同样大小，并且杆件长度一样，那抗弯模量小的肯定先断，这肯定毫无疑问，当然这是在同样材料的基础之上，呵呵，断裂是强度问题，而不是刚度问题，刚度与强度这个概念有点混淆，不过我至今也没有把刚度与强度的真正含义理解的透彻，希望有人对强度与刚度这两个概念加以论述，并附不同案例证明之。

小草之于龙卷风，那时因为小草的受力面积小了，而大树的受力面积大了而已，呵呵，我们都以为小草很柔弱，其实他的根系相对他的体格比大树发达多了，所以我们不要因为他们表面的柔弱很轻看他们。

高楼大桥为什么允许其摆动呢，其实很简单，在满足力学条件的情况下，要符合社会规律罢了，否则为了达到比较大的刚度，那地基要很粗很大才行，这对社会的发展不利。

我这里再重申一下，所有的设计都必须符合自然规律与社会规律。

我感觉您的发言也许只是灵感一现而已，没有经过缜密的思虑，否则也不会经不起推敲。

呵呵，我还是很，很，非常喜欢这样的灵感，他是创造力的源泉，应该说是药引子才更贴切。

谢谢您！！！！！

作者: oscar30000 时间: 2011-6-4 08:35
请老鹰大哥对此贴加精，可以让更多的人来辩证，这才是真正有技术含量的东西。

作者: 生而为赢 时间: 2011-6-4 09:27
太极的理论！刚性需求要视情况而异。

作者: ljc7605 时间: 2011-6-4 09:37
现实往往不能进行如此的"设想","柔""刚"是相对的,
柔的太多有时会失去意义!楼主说的也有道理.但这种情况最好的思路仍然是刚柔兼顾!不能顾此失彼!

作者: 辉MVP哥 时间: 2011-6-4 09:38
欢迎更多大侠参与讨论小侠多多学习

作者: 无能 时间: 2011-6-4 10:35
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。

作者: metalstorm 时间: 2011-6-4 10:40
（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。

作者: oscar30000 时间: 2011-6-4 11:35
本帖最后由 oscar30000 于 2011-6-4 11:37 编辑

刚柔并济的基础就是强度，与人之性格相类比：

性格过之刚强，则难与之相处，如若过之柔软，则失之风骨，所以我们要刚柔并济，因地制宜，当然能力如材料之强度，是根基，越强越好，好像有点牵强附会了。

我觉得我们设计者应该多看看大自然，上帝是最伟大的设计者，她设计了万物，而时间岁月大浪淘沙，最后留下的皆是精华，设计到了一定的层次，就得感受自然，他的生长，他的呼吸，他的呼喊，这不都是我们现在所追求的原生态或者说是绿色的生活吗，所以我们的设计也要增加绿色的部分。
这或许是无能所表达的潜在意思吧，对吗？

具体表现：在结构方面，要用最少的材料达到最佳的性能（刚性或者柔性的），细节为能折弯的就不用焊接，不需要加工的就不加工，呵呵，因时间关系，语言来不及组织，有点乱了。

大家都说的很好，总结的很全面，受益颇多。

作者: oscar30000 时间: 2011-6-4 11:39
本帖最后由 oscar30000 于 2011-6-4 11:42 编辑

老鹰大哥，你作为管理员，是否也应该说点东西。

我突然想到柔性设计，要不您来开个头？

作者: 机械神话 时间: 2011-6-4 11:53
本帖最后由机械神话于 2011-6-4 11:54 编辑

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。

作者: 无能 时间: 2011-6-4 12:29
回复机械神话的帖子

敝人抛出一块砖，引来美玉堆成山。

作者: asalason 时间: 2011-6-4 13:55

很有哲学的问题。
小草能顶住龙卷风，而参天大树不能，这有点像科学家研究人类要是能飞的话，手臂需要长到身高还长！
小草的根与身长比例适当是其一；
其二是小草的柔性。
焊接件若是如此之柔...那我们过钢桥岂不是像过绳索吊桥了。

作者: peace80 时间: 2011-6-4 14:04
呵呵，有中国特色的机械设计。

作者: comeonjoe 时间: 2011-6-4 15:14
版主都出来了，全部是高人啊，赞一个啊

作者: 方图 时间: 2011-6-4 15:15
“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。。。”

作者: leftwall 时间: 2011-6-4 15:44
看标题就猜到是lz啦

作者: oscar30000 时间: 2011-6-4 16:58
本帖最后由 oscar30000 于 2011-6-4 17:02 编辑

回复机械神话的帖子

拜读，受教，谢谢！

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。*
.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。

请您举例说明。

作者: 机械神话 时间: 2011-6-4 17:44
回复 oscar30000 的帖子

这不就是例子嘛，当然，也可以细细说来。

4）一设备，安装喜欢螺纹拧的非常紧，怕松掉，因为是关键位置双面固定，拧的比推荐的力矩还紧，使螺纹螺纹处于极大的变形中，固定零件也由于摩擦力矩，特别是最后的一拧，导致应力不均，或有内部间零件不爽并住，运输后且工作后，零件受微动后偏移到舒服位置，使机器精度丧失，后改进，螺纹拧紧都不用弹垫也不用平垫，双面拧紧均匀，就是常说的多个螺钉十字锁紧法，分多次拧紧，问题解决，零件常年呆在设计位置。

7）
a.有一高精密定位装置，精度谬级，初始设计选用某国著名品牌导轨、某国著名品牌电机，本想好马配好鞍，设计应该不错，后来觉得成本吃不消，换国产好的导轨，普通国产步进电机，连续测试标定，发现重复性稳定，偏移误差软件修正，搞定，成本剩下约1、2万，世界一线品牌多贵啊。学过控制的都知道，控制讲究的就是反馈，传递函数再所也要靠反馈。

b.有一旋转精密定位，初始设计光耦精确定位，高档轴承，径向轴承跳动要求高，是达到效果了，零部件精度没必要那么高，后选用径向跳动要求较高的轴承，轴向要求一般，采用机械接触定位，弹片＋卡槽，卡槽位置上加工中心，保证精度，由于是机械定位重复性5个谬。

以上，都是用极端的观点来看的。其实，问题的本质可能并非如此，但总结下来，就是，物极必反，适合的才是最好的。

作者: 机械神话 时间: 2011-6-4 17:50
回复方图的帖子

中国的古文从来就是这么写的，中国几千年来百姓崇尚侠义，崇尚英雄，崇尚神秘莫测。从三国到水浒到西游记，喜欢微言大义，喜欢一两拨千斤，喜欢一个蚂蚁洞溃了一大坝，喜欢以少胜多，喜欢出奇制胜，喜欢诸葛亮神机妙算，喜欢以小见大，喜欢不可言传只可意会。更喜欢皇帝出生必有自然异象，不知道拿破仑、丘吉尔、华盛顿的传记有没有？就是不喜欢像牛顿一样写自然科学，像马克思一样写社会科学，写得明明白白，不要后人对书的内容就百般结束。就像老子、孔子的书，写完让不同的人有不同的解读，而且完全自圆其说，当然是好事，不能禁锢思想，但那文章幸亏是老子和孔子写，今天谁写这种文章，试试看？

作者: houbaomin0620 时间: 2011-6-4 17:51
从理论来讲，可以实现。但要考论社会中的实际工况

作者: 冷水黄金 时间: 2011-6-4 23:40
忽悠吧。
无端的那弄个桩搞啥子？
有个桩的话，何来悬空？
举个实际例子看看

作者: icedtan 时间: 2011-6-5 09:15
用楼主的阐述类比一下。
好比是二进制的0和1对比阴和阳。
用柔与刚对比挠度与强度。
强的断了说明强度没校核好或着制作有问题，悬臂梁的自重有没有考虑好？
以柔克刚用在缓冲设计，破坏吸能，还说的过去。
放在这里太牵强了。

作者: zhangsl5 时间: 2011-6-5 13:22
后来几位高手说的话是越来越高深
有点让我摸不到头脑了

作者: zyd60 时间: 2011-6-5 13:37
强度和刚度的问题，别混淆啊。

作者: oscar30000 时间: 2011-6-7 08:34
回复机械神话的帖子

感谢您的回答，对您在第一页的回答花了些时间思考。

第一个回答，我比较有体会。曾经设计了一个需要人工装配5个定位环节的设备，但是装配工人由于工时的原因马虎装配，导致设备工作时总是出现故障，因此我改用了机加工的定位方式，减少了装配自由度，最后设备运行比较良好，这给了我一个启示，设计是没有标准的，她得符合方方面面的需求。如果装配师傅的技术，心理水平都比较高的话，那可以减少很多的加工成本，但是千军易得，良将难求啊。

第三页您的回答，对于螺栓紧固，我一般在技术要求上标注紧固力矩，没有想那么多，谢谢您，我会把紧固件好好的分析一下。正好我昨天我帮助岳父修理拖拉机头，他紧固螺母都是拼命使劲，我提醒他太紧了，会使密封垫片失效，下次拆卸后就不能使用了，不过他没有听，呵呵。

至于精密设备我基本上都是设计成闭环系统，这可以有效的降低核心零部件的成本，这也是个常识。

其实我们的设计是一个非常复杂的系统，设计，制作安装，维护等，这三个大环节决定了设备的性能层次。
谢谢！

作者: oscar30000 时间: 2011-6-7 08:36
回复机械神话的帖子

说句实话，中国民族是一个特喜欢投机取巧的民族，这影响了多少人啊，呵呵，有同感吗？

作者: jin414760385 时间: 2011-6-13 15:58
回复机械神话的帖子

机械设计要学的太多，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。
比较好奇斑竹这句，能不能细解，以便品味！

作者: oscar30000 时间: 2011-6-20 10:03
昨天看了一个节目，谈的是欧亚隧道。

隧道建立与地平面以下35米，处于地震非常活跃的地质带，此处必须采用了柔性设计，否则再高的强度都不能抵挡地震的冲击，这是对您帖子单一且最好的诠释，而什么钢结构，大桥等，都不是单一的。

对此我又联想了身边的点点滴滴：树的叶子为何能随风摆动，橡胶管为何能肆意弯曲，郭靖的降龙第一掌（动量定理），兴趣是最好的老师等等，明白了，凡事须和物之本性，目的方能最大化。

作者: autotank 时间: 2011-6-20 10:29
学习了，看来必威APP精装版下载的强人还是很多啊！

作者: perfectyin 时间: 2012-4-11 09:54

oscar30000 发表于 2011-6-4 08:34
呵呵，我觉得楼主有点牵强附会了，但是很有启发意义。

如果两个载荷同样大小，并且杆件长度一样，那抗弯 ...

讲得很在理，获益匪浅

作者: wayyhlp 时间: 2012-4-11 18:34
倒是有个例子以前看的一个设计导弹的因为射程不够大家都说要增加燃料，某人提出减少燃料，结果，射程达到了。可能对于某个射程来说，燃料的重量与热量是有两个交点的曲线，人们习惯取高点，但，低点也是方程解

作者: 木飞机 时间: 2012-4-11 19:28
用途不同，其所需要的刚度和强度都会有特定的要求。但楼主说的很有启发意义。

作者: 可比coming 时间: 2012-4-11 21:20
一般来说都是要求结构不变型的~！

作者: 一叶孤舟_2012 时间: 2012-4-11 21:51

机械神话发表于 2011-6-4 11:53
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 ...

很是经典啊，不愧是神话大侠{:soso_e183:}

作者: 明旭 时间: 2012-4-11 22:23
大家说的都很好。我就无聊一点，说一下刚度和强度概念吧。
刚度：物体受力后抵抗变形的能力
强度：物体受力后抵抗塑性变形和破坏的能力

作者: sizhigangsilu 时间: 2012-4-11 22:37
强度是不易被破坏和变形，所以草是容易被破坏的。强度不高，但韧性好，
刚度是不易变形的，是硬度高，但韧性差，所谓的塑性也就差。
硬度和塑性是相悖的，强度在此基础上加上不易被破坏，属于中性。

作者: 鲍比 时间: 2012-4-11 23:03
正如合金钢的刚度很大，但对应力集中十分敏感，而普钢虽然没有合金钢刚度大，但韧性好，根据不同情况选用不同功能才是最佳设计理念！

作者: 游魂幻世 时间: 2012-4-14 20:15
这个是因为应力集中还是韧性不够啊

作者: ★叶→秋★ 时间: 2015-7-16 23:10
这个主要还是影响？应力集中系数吧，实战中的结构设计，有很多地方体现了楼主所说的这一思想，我们的轴上不是有卸载用的结构么，就是楼主所说的意思吧。应力集中的地方，适当降低刚性。

作者: 海螺pm 时间: 2015-7-17 11:31
这是歪理，用在机械上不行

作者: wcj722502 时间: 2015-7-17 14:08
有点象中医理论哦。

作者: 劲柳MARTIN 时间: 2015-8-25 22:50
不明觉厉么？

作者: 觉行 时间: 2015-8-25 23:04
个人也觉得楼主的例子有些强加附会，焊接件在根部容易断裂，主要原因还是因为应力集中。不考虑振动影响的情况下，端部载荷相同的情况下，补强应该是有利于提高强度的

作者: 小杨PCB 时间: 2015-8-26 08:21
收藏慢慢看

作者: sjh1234 时间: 2015-8-26 08:39
柔，易变向，易调整自身以应对外在，易创造新的响应契机。柔性制造嘛

作者: 我为人民 时间: 2015-8-26 08:56
楼主确有不足之处，但不能对楼主求全责备，其实他想表达一种理念、一种思想。柔弱胜刚强----老子朴素辩证唯物主义

作者: 万宝龙 时间: 2015-8-26 09:03
以柔克刚，机械行业也不例外

作者: 理性思维 时间: 2015-8-26 16:42
学习

作者: 桃源居士A 时间: 2015-8-26 17:56
学习！

作者: 752879290 时间: 2015-8-27 09:41
学习了

作者: 天下有双 时间: 2019-5-3 10:02
如果结构允许有弯曲，那没得说，用刚度差点韧性好点的来做更好；
但是不允许弯曲的话，还是要想办法加强结构的刚度；

作者: 那一抹星空 时间: 2024-7-14 18:56
太专业了

作者: 轩辕建国 时间: 2024-7-15 16:32
对对对

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