振动环有什么作用?

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这个题目问的有点泛,我理解提问者可能是想问“为什么要使用振动环”,以及“使用了振动环能得到什么”这两个问题。接下来我以一个具体的例子来回答这两个问题。 比如说我们想要检测一个零件是否有裂纹,传统的办法是用显微镜逐帧观察所有表面,看有没有裂纹存在。这是一种很费时费力但是非常直观的方法。但如果使用振动环,我们就可以很方便地得到同样的结果——在振动循环加载的情况下,如果有裂纹,则裂纹尖的位置会发生显著位移。通过记录这种位移,就可以知道是否存在裂纹及其大小和方位。因此可以说:使用振动环,我们可以方便、快速、直观地得到传统方法才能做到的结果。这就是使用振动环的好处。

那为什么要在零件上加装一根振动环呢?这就要提到影响构件静强度的主要因素——荷载的作用形式。我们知道,对于线弹性材料,应力-应变关系是一条直线,根据这条直线可以求得材料的承载力。然而,现实中的结构受到的荷载往往是复杂多变的,例如下图。

图(a)中荷载是渐变式加载,图(b)则是冲击式加载。这两种不同形式的加载都会对构件的应力状态造成不同的影响,由此得到的应力-应变曲线也会不一样。如图(c)所示,如果将两种不同形式加载下的应力-应变曲线进行叠加的话,就会发现总应力值明显大于各自单独作用时的应力值。也就是说,受到冲击式加载的构件,其抵抗塑性变形的能力要远远低于受到渐变式加载的构件。这就是因为冲击式加载造成了材料的局部塑性破坏。如果加载继续增加,则构件将会发生撕裂甚至倒塌。相比之下,受到渐变式加载的构件则能够承受更大的应力而不会发生破坏。

冲击载荷对构件是有害的,应该尽量避免。而采用在构件上均匀布置振动环的办法,就能够将冲击载荷转化为渐变载荷,从而避免发生有害的冲击效应。这就是之所以要你在构件上加装一根振动环的原因。 看到这里,或许你会疑问:为什么加了振动环就能起到作用了呢?是不是加了振动环之后,就可以把冲击的能量慢慢扩散到整个构件,从而避免了局部应力集中引起的破坏呢?是的,就是这个原理。

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