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探讨机械作业中物理力学的运用
摘要：力学是物理学科中最基础最重要的知识，广泛应用于我国的工业生产和日常生活中，在促进我国经济发展中发挥了重要作用。在机械作业中，机械内部各个构件之间的相互作用力会对各自的机械性能产生不同的影响，从而影响到机械的运行效率和运行安全。通过物理力学的应用，改善机械设计工艺水平，可促进机械作业水平的提升。文章主要对物理力学在机械设计中的应用进行分析，仅供物理力学的实践应用提供参考。
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在机械作业过程中，机械内部各个构件之间的相互作用会产生大量的热能，这些热能会改变机械构件表面的金相组织，从而影响到机械构件运行的安全性和使用寿命。物理力学通过对物质的微观结构以及运动规律进行研究，在结合相关学科内容的基础上得出介质和材料在宏观上的性质及现象的呈现形式。将物理力学的研究成果应用于机械作业中，通过对机械构件运行过程中所发生的变化进行分析，从物理力学的角度去分析，可深入了解这种变化过程的原因，进而有针对性的做出调整，提高机械作业效率，降低机械零件的损耗，为促进机械行业的进一步发展创造有利条件。
1．弹性力学在机械设计中的应用
弹性力学作为固体力学的重要组成部分，将弹性力学的相关知识应用于机械设计中，可有效提高机械作业效率，降低机械损耗。弹性力的研究主要是弹性物体在受到外力作用下发生形变后的恢复力，将其应用于机械设计中，可以发现设计中存在的不足，进而为提高机械设计水平提供有力依据。在机械加工作业过程中，机械内部的零部件以及加工区的工件或者模具都会处于较高频率的转速中，而机械内部构件在受到各种力的作用下会产生一定的弹性形变，从而影响到机械加工质量。下面以弹性力学知识在齿轮设计中的应用进行分析，主要是将弹性力学理论应用于齿轮结构的参数设计中。在齿轮设计中应该充分利用渐开线进行外部曲线设计，以保证齿轮曲线设计的规范性，为了改善这种设计方式中存在的缺陷，可以结合相应的弹性力学理论知识。在两个齿轮处于咬合状态时，如果受到的外力条件相同，要想降低两个齿轮接触点的作用力，就需要提高接触点的综合曲率半径。但是由于渐开线的曲率半径是有限的，所以就需要利用弹性力学的知识对齿轮的齿数、模数以及形状等因素进行综合分析，然后进行相应的调整以满足设计需求。
2．断裂力学在机械设计中的应用
在机械作业的过程中，如果机械构件设计不合理，在受力不均的情况下将会导致机械裂纹的出现，直接影响到机械生产的安全性，并且降低机械的使用寿命。为了解决机械裂纹的问题，可以将断裂力学的知识应用于机械设计中，对机械结构的裂纹强度和裂纹寿命进行分析，进而提高机械运行的安全性，并且延长机械的使用寿命，降低企业生产成本。断裂力学主要分为线弹性力学和弹塑性断裂力学，前者主要应用于裂纹强度和范围较小的情况下下，后者主要应用于裂纹强度和范围较大的情况下。通过断裂力学理论知识的应用，可以改进机械设计工艺，降低机械在运行过程中突然发生断裂的情况。在结合断裂力学知识进行机械设计时，设计人员应该合理运用设计参量和余度分布，对机械设计进行整体规划，分析在设计过程中可能会面临的各种问题。设计人员可以使用应力二阶矩或者强度二阶矩对机械设备的安全性能进行全方位的检测，能够比较直观的检验出机械设备的安全状态。通过断裂力学的应用，还可优化生产工艺，提高生产效率和质量，为提升企业经济效益创造有利条件。
3．静力学在机械设计中的应用
静力学作为理论力学的一个分支，在机械设计中应用的也比较广泛。静力学主要是研究质点系受力作用时的平衡规律，因为平衡是物理机械运动的特殊形式，所以将静力学的理论知识应用于机械平衡设计中可发挥重要作用。在静力学中主要有力和力偶两个物理量，平衡吊就是应用了力和力偶的原理进行设计的，通过对力和力偶理论知识的应用，保证平衡吊处处平衡，确保平衡吊能够安全平稳的起吊几百千克的重物，大大降低劳动强度，保证工业生产的高效运行。静力学在工业生产和日常生活中应用的比较广泛，比如磅秤、棘轮与手扳动棘轮组合的拉近工具的设计，也是应用了静力学的理论知识，为促进我国社会的发展发挥了重要的作用。
4．材料力学在机械设计中的应用
材料力学是研究构件在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定性和导致各种构件破坏的极限学科。静力学是机械设计的基础，而材料力学在机械设计中应用更重要更广泛，中职《工程力学》中材料力学的篇幅占据大半篇幅。机械设计中，杆件、板、壳、块等构件在载荷作用下会发生变形，必须保证构件的强度、刚度、稳定性，保证构件不发生断裂破坏等。材料力学中构件在外力作用下的破坏规律对机械设计具有指导意义，材料力学还能在机械设计中使材料在相同的强度下减少材料用量，优化设计，以达到降低成本，减轻重量等。材料力学中，利用梁的抗弯强度条件得出空心梁能大大提高强度而又减轻了梁的重量，在机械设计中得到了广泛应用。我们知道在机械设计中，如果能够保证构件设计安全可靠的同时又能降低成本是工程师们最想要的结果，所以材料力学对机械设计的发挥的作用不言而喻。
5．结语
机械是我国工业发展的重要基础，由于机械零部件大多为金属，且在高速运转过程中会产生大量的热量，并且会受到各种作用力的影响，从而影响到机械设备的运行效率。为了提高机械设备运行的安全性和使用寿命，可以将物理学的知识应用与机械设计工艺中，探索物理力学与机械作业的内在关系，从而优化设计方案，降低安全事故的发生几率，减少机械损耗，延长机械构件的使用寿命，为促进我国机械行业的进一步发展创造有利条件。
参考文献:
[1]王静,崔巍,王瑾.机械行业中的力学应用问题的相关思考[J].工业设计,2017-04-20.
[2]柏晨.物理力学在机械方面的应用[J].科技视界,2017-4-25.
[3]范岳柏,刘劲苍.静力学计算在矿产勘探机械设计中的应用[J].地质装备,2019-02-25.
王兰.物理力学在机械作业中的应用分析[J].装备维修技术,2020(02):123.
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量子不确定关系表明,即使我们知道了量子态的全部信息,我们也无法同时精确地预测任意两个互不对易的可观测量的测量结果.量子不确定关系是量子力学和经典力学的本质区别,因此对不确定关系的研究能够帮助我们更好的认知量子力学.此外,不确定关系被广泛的应用于量子信息科学的每一分支中,比如,量子非克隆理论,量子密码,纠缠探测,量子自旋压缩,量子度量学和量子同步.
2020-12-08
地震研究的终极目标是对地震事件的发生时间、位置和震级进行准确的预测.目前,地震短期预测仍是具有高复杂度的世界性科学难题,现有的预测方法仍存在很大的可创新空间(周硕愚等,2019).对于地壳内部的构造地震而言,地震事件的发生是整体断层系统长期演化的结果.因此,地震预测方法的发展离不开对发震断层内部的摩擦过程及触发机制的研究.
2020-09-05
创新不仅是民族进步的灵魂，也是国家蓬勃发展的不竭动力。有关数据表明，教育部正在制定本科专业的教学质量标准，重点纳入创新精神和能力的培养。同时，全国各高校都在结合自己学校专业的特点，组织修改培养方案，将创新精神和能力作为重要培养指标之一。 空气动力学是能源与动力工程专业的技术基础课，是研究作为流体的空气的力学运动规律及其应用的学科。
2020-08-10
风洞试验、数值计算和模型飞行试验是空气动力学研究的三大手段，通过三大手段的综合应用，形成闭环的气动试验研究体系。气动试验研究体系着眼设备发展大局和信息化发展趋势，以CPS技术为核心，实现“人”、“信息系统”和“物理系统”的综合集成，形成链路通畅、高度数字化的试验研究环境，形成气动数据从生产到应用生态链，用多维度融合赋能气动研究创新发展，为气动研究工作注入新的活力[3,4]。
2020-08-10
风洞是航空航天领域极为重要的地面试验设施，油源系统是风洞的动力系统，为风洞所有阀门和执行机构提供液压动力，用于实现试验模型各种高难度状态的自动驱动和控制，是十分重要的组成部分。文中风洞是国内主力生产型风洞，控制系统已非常老旧，故障频发，另外随着国内各新型装备吹风试验对风洞的运行性能及功能要求进一步提高，原控制系统已不能很好地满足试验需求。
2020-08-10
“材料力学”课程是全国高等院校机械工程、土木建筑、车辆工程等专业的必修科目，根据国家对本科教育和人才培养的整改优化，国内高校对“材料力学”课程的教学课时做出相应调整[1]。“材料力学”课程因内容较抽象、研究问题较繁琐，因此对于基础较薄弱、理解能力较差的学生学习该课程会更加困难[2]。
2020-08-10
平流层浮空器是指利用轻于空气的浮升气体产生的浮力在平流层底部进行持久驻空飞行的浮空类飞行器,主要包括平流层飞艇和高空气球,具有飞行时间长、搭载能力强、使用效费比高等优点.平流层浮空器在全天候、全天时的信息获取应用中具有显著优势,可为对地观测、通信保障、防灾减灾、环境监测等应用需求提供重要的技术解决方案,具有巨大的军民应用前景[1].
2020-08-10
间隙这一非光滑因素广泛存在于机械系统中,比如齿轮传动系统中的齿侧间隙、导杆滑块机构中的多运动副间隙、起落架系统中的扭转间隙、空间机械臂的关节间隙、共振筛内的弹簧间隙等[1,2,3,4,5]。系统结构内的间隙,是引起分段约束问题的主要因素,它会对机械系统的动力学特性产生重要的影响,因此吸引了许多学者对含间隙系统的动力学行为进行研究。
2020-08-10
当飞机、车、船及火车运行速度较高时,湍流边界层激励的结构振动噪声成为该类交通工具内噪声的重要组成部分,会大大降低乘坐舒适度。舰艇在10kn以上中高航速时,流激振动噪声是声呐自噪声的重要组成部分,对声呐正常工作有不利影响[1]。湍流边界层激励结构振动主要包括湍流壁面脉动压力功率谱和结构随机振动响应功率谱两大内容。
2020-08-10
当一个物体在流体中作刚体运动或模态振动时,会带动其周围的流体一起发生运动,其中运动流体的动能可以用相应的附加质量进行度量。若假定流体无黏无旋,则依据势流理论,完全浸没物体的附加质量取决于其形状及运动模式,而与位移大小、速度及加速度无关[1]。对于附加质量,除极个别简单情形存在解析解外,一般需由数值方法或实验进行计算。
2020-08-10
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期刊名称：力学学报
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主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院力学研究所
出版地方：北京
专业分类：科学
国际刊号：0459-1879
国内刊号：11-2062/O3
邮发代号： 2-814
创刊时间：1957年
发行周期：双月刊
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2020-06-30
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