[发明专利]基于强度场的结构静强度设计方法

摘要

针对现有的按照整体强度观点进行的结构静强度设计过程中应力场与整体强度失配现象，本发明提出了基于强度场的结构静强度设计方法。把机械结构和零部件的静强度作为场处理，把结构应力场和静强度场有机地匹配起来，具体方法为根据结构危险截面的极限静应力幅值分布，确定结构危险截面的理想静强度场分布；结合材料和热处理，设计出结构危险截面的实际静强度场；应用全场应力‑强度干涉模型，就可以对结构危险截面的静强度设计水平进行定量评价。

主权项

1.一种基于强度场的结构静强度设计方法，其特征在于，把机械结构和零部件的静强度作为场处理，把结构应力场和静强度场有机地匹配起来，包括以下步骤：步骤1、确定拟进行静强度设计的结构在使用过程中可能出现的最危险的极限静载荷，在该极限静载荷下，计算出结构危险截面处的最高静应力及静应力梯度方向应力分布；步骤2、根据最高静应力及其梯度方向分布确定结构的理想静强度场分布，进行机械结构和零部件的理想静强度分布设计，结构危险截面上的任一点的静强度分布要求为任一点的强度不过剩且满足强度需求按照应力‑强度干涉理论，机械结构和零部件危险截面任一点的理想强度设计为该点的应力乘以安全系数；步骤3、以危险截面的理想静强度分布为目标，匹配结构的材料和热处理，由材料和热处理决定的实际静强度分布尽可能与理想静强度分布一致；步骤4、把结构的最高静应力及静应力梯度分布、理想静强度和实际静强度强度分布表示在同一坐标系下，应用全场应力‑强度干涉模型对危险截面静强度的设计进行全场定量评价，评价时计算任一点的实际静强度与该点的极限静应力、理想静强度之比，比值越大，该点的强度过剩越大，最优的结构静强度设计是危险截面的实际静强度分布与理想静强度分布在表面相交或在内部相切，当在表面相交时，定量评价次表面和芯部强度；当在内部相切时，定量评价表面和芯部强度。