找回密码
 注册会员

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
查看: 14947|回复: 25

再谈虚功与需位移原理

[复制链接]
发表于 2017-9-14 20:21:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 水水5 于 2017-9-14 20:26 编辑
8 x1 W" s1 ~. F# V) ~* I. }1 }/ A% T0 H  i8 u7 O4 G8 b/ T0 ~, L1 V
最近有许多网友在论坛力问了些关于受力分析与求解的问题。我觉得有必要给大家介绍一下虚功原理。因为论坛力的一些前辈们曾经就虚功与虚位移原理介绍的很明白了,例如逍遥处士大侠等。所以,在此,我只能是再谈虚功与虚位移原理。我的认识也只是一些皮毛,此贴的意思一是给一些新同学介绍这个简便的方法,也是抛砖引玉,希望再有机会听大侠们的高见。
4 K( h  |6 t. x' U. ~  G* h' K: F$ o6 [  M
“虚位移原理应用功的概念分析系统的平衡问题,是研究静力学平衡问题的另一途径。虚位移原理与达朗贝尔原理结合起来,组成动力学普遍方程,为求解复杂系统的动力学问题提供了另一普遍的方法,构成了分析力学的基础。”这是书上的原话。5 t% k. y, ]8 R5 I- s
0 y+ Y& j+ f' r3 i6 ~& z
简单的说,对于有理想约束的一个系统,在某个瞬时,质点系在约束允许的条件下,可能实现的任何无限小的位移成为虚位移。力乘以在力的方向上产生的虚位移就是虚功。一个静态平衡的系统,虚功的代数和为零。对于简单的机构,可以认为,输入力的虚功等于输出力的虚功。) N; i0 }8 b% b8 m

7 u) {! q* l; C6 y, S" Y我一般是这样理解的,虚位移就是很小的位移。比如一个连杆机构,让主动件移动0.1mm,观察从动件能够移动多少。通过对比两个距离,就能够知道力的比值。/ r6 l, M$ t" x5 X- x. V

  ^( c% i' d8 |' Y# d下图是课本上的一个例题:
/ V5 m- |! w8 j; L/ B+ Y  z5 w( X3 t; r/ `5 V" |) N" O
这个例题中,利用几何关系确定了各虚位移之间的比例关系,进而得出了已知量与未知量的关系。虽然并没有给虚位移一个特定的值。' ?9 Y5 J9 w4 {  G
在大多数情况下,我们可能很难确切的确定各虚位移之间的比例关系,或者说,可能是随时间变化的,机构的每一个状态,其比例关系并不一样。但是我们有solidworks呀。我们可以给虚位移一个微小量,比如1mm或者0.1mm.然后观察执行机构的运动情况,比如说运动了2mm或者0.2mm,那显然,出力就是入力的2倍。" Z9 ?( W: E; I5 t1 D1 z/ x
' Y1 [& ]6 B) m  V5 h
这个是逍遥处士前辈的帖子,他比我讲的好多了。& z) I7 V2 d: K
http://www.cmiw.cn/forum.php?mod ... hlight=%D0%E9%B9%A6$ X8 F7 k2 o* p( W; R+ X, O# s

7 r8 w0 k: @8 B- zz
0 F# T9 |' r; U' C6 M
- H2 l, m8 a: d* J- _  T& x) Y% Z. j" ~/ z. j( {/ ^

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?注册会员

×

评分

参与人数 3威望 +302 收起 理由
shasu + 1 热心助人,专业精湛!
管理团队 + 300
zms9439 + 1 思想深刻,见多识广!

查看全部评分

回复

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2017-9-14 20:51:00 | 显示全部楼层
例如,有如下图的一个连杆机构:蓝色的是两个连杆,左侧连杆与固定支架(未画出,假设是原点)铰接,粉色的是主动件,由气缸推动。右侧棕色的是一执行机构,由灰色的直线导轨导向。假设在图示状态要提供100牛的挤压力,需要用多大的气缸?8 V( z8 |% Y$ @3 s2 d; G' L/ C

# x8 @: B% P. b* J  b' k6 _也许受力分析并不复杂,下面我们用虚位移原理求解。
; O* ?3 t6 f- E* Z测量主动件和从动件与固定支架的距离,如下图:
- y( Y; d" j7 R0 G0 c. n0 i6 C) B: u5 r! l9 w6 s% ]
再给主动件一个0.1mm的推进量,观察从动件的移动:
' Q! D& a5 }% \9 N0 \
$ p: {9 x9 x5 f. v可以看出,从动件移动了125.11-124.94=0.17mm
+ _/ E5 ]8 D% s8 N! N假设气缸推力为F,列虚功平衡方程为:
& Y! C+ h. W: \; S' ]# QF*0.1=100*0.17,,则气缸推力为170N.再根据样本就可以算出气缸的推力了。
/ e* d) x) T$ U+ n" i
: A; N- }& i/ N4 X1 v+ a) c作为优化,这个机构可能是用其死点位置作为夹紧、压紧、保持等功用,能够自锁。例如肘夹等。那么压紧需要多大的力呢?可以将连杆推至接近死点的位置,计算一下。* R9 T( @, `: A- A) N- M
, q& `8 }/ X4 l4 ?) U+ T
8 s2 g; K; Z3 s0 V. y

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?注册会员

×
 楼主| 发表于 2017-9-14 20:55:40 | 显示全部楼层
本帖最后由 水水5 于 2017-9-14 21:00 编辑 2 a( r4 m* T6 V1 x4 y
4 T$ E+ ?9 d9 x8 ~/ k: c
在实际设计中,我一般根据经验,先确定一个状态,然后根据这个状态,利用虚位移原理求解。再加上加速度的考虑。8 v- @/ C  L4 y+ q% |+ d3 o; O% `
例如连杆机构,我根据经验先确定气缸受力最大的位置,然后列虚功平衡方程。一定不能偷懒,要把方程写出来,不然移相移来移去就移错了。做工程一定要仔细。
, }* h2 ?8 ]7 r
7 ^; x& f# k$ e- O9 T虚位移取的越小越精确。- M* @- E/ Y) Z2 P; r, @! P

7 t4 j$ _/ H9 q  ]  r% r, v要注意虚功是力乘以在力的方向上移动的距离。
5 d* Q1 X4 H4 D# v
% a* U) ?- z( @% h' [; J3 w大家还是多看看课本上的几个例题,结合自己的实践,就有更深的体会了。* o6 f; c6 I+ T/ l$ c
发表于 2017-9-14 21:03:31 | 显示全部楼层
上完学就忘了,前段时候搞个连杆。差点被搞死。
- T1 ^# g) k; {7 k( r现在看用虚位移一下就算出来啦。。。。
发表于 2017-9-14 21:46:53 | 显示全部楼层
学习了。
回复

使用道具 举报

发表于 2017-9-15 09:06:01 | 显示全部楼层
感谢楼主的分享
发表于 2017-9-15 10:21:57 | 显示全部楼层
有效的分析受力情况,可以在选型上少走弯路,优化结构
发表于 2017-9-15 13:30:29 | 显示全部楼层
其实也是运用能量守恒的一个思路。
发表于 2017-9-15 14:18:39 | 显示全部楼层
感谢分享!
回复

使用道具 举报

发表于 2017-9-15 14:21:23 | 显示全部楼层
学习了
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册会员

本版积分规则

Archiver|手机版|小黑屋|机械社区 ( 京ICP备10217105号-1,京ICP证050210号,浙公网安备33038202004372号 )

GMT+8, 2025-8-29 08:17 , Processed in 0.089378 second(s), 19 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.5 Licensed

© 2001-2025 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表