物理力学在机械方面的应用探究

摘 要：物理力学是一门极其重要的学科，它广泛的分布于我们生产与生活中的多个领域，产生着非常深远的作用。尤其对于机械领域来说，物理力学的作用更加的明显。基于此因，本文以物理力学在机械方面的应用为中心进行深入的挖掘和探究，以期借鉴。

关键词：物理力学;机械;应用

物理力学是力学的一个新分支，它以物质的微观结构及其运动规律为依据，结合近代物理学、近代化学以及量子化学学科中的内容，通过相关的研究和分析，得出介质和材料在宏观上的性质以及宏观现象的微观解释。因此物理力学的出现，完善了近代力学内容，丰富了近代力学的内涵，促进了世界力学领域的进一步发展，同时也推进了机械领域的再一次进步。

一、 物理力学在机械方面的应用

随着时代的发展与进步，物理力学已经较为广泛地应用于机械领域，并获取了一定的实际效果。在现阶段，物理力学在机械方面的应用主要体现在以下几个方面：

（一） 弹性力在机械设计领域中的应用

按照相应的归类方法进行区别，弹性力学属于固体力学中的一个重要组成部分，我们也可以称其为“弹性理论”。弹性力学的主要研究内容是对弹性物体在不同状况下（一般为外界温度的变化或者人为的施加外力等情况）的位移程度、应力变化等多个方面进行分析，并以研究得出的结论作为依据，发现机械设计过程中可能存在的实际缺陷，例如结构强度不满足设计要求的问题。

大部分机械在运行的过程中都会经历以下三种状况：第一，机械在运行时的速率较快;第二，机械在运行的过程中，机械会承受来自内部构件运行时力的作用;第三;机械因为高效运行产生一些弹性形变的问题。上面所讲的三种情况对于机械的正常运行都有着非常重要的影响，所以为了避免机械在运行过程中出现问题，就需要使用弹性力的理论知识对机械设计中的问题进行详细的分析，确保其正常运行。一般来说，弹性力学理论主要应用于齿轮机构各个参数的设计工作、凸轮结构与参数的设计工作以及轴承相关参数的设计工作，所以在进行设计时要把这几点作为重点的研究内容。

在对齿轮机构进行设计时，要充分的利用渐开线对齿轮的外部曲线进行设计，这样能够在一定程度上保证齿轮曲线的规范度，但是这种设计方式也有一定的缺陷，所以这时相关的工作人员就需要结合实际情况运用一定的弹性理论和知识对发现的问题进行解决。具体来说，当两个齿轮在咬合时，如果在外部环境其余条件均相同的条件下，若想有效地降低两个齿轮接触位置的力的作用，相关的工作人员就需要适当的提高两个齿轮在接触位置的综合曲率半径，但是我们都知道渐开线的曲率半径是极其有限的，并不能通过人为干预进行扩大，所以单纯地依靠渐开线是不能满足设计中的需求，在这时相关的工作人员就需要借助弹性力的知识与理论对齿轮的齿数、模数、形状等问题进行综合考虑，进而使设计满足使用的要求。另外为了保障机械轴承部位满足工作的需求，在进行设计时就需要对轴承的相关数据进行验算，进而确定轴承的相关数值以及所选用的材质。

（二） 断裂力学在机械设计中的应用

與弹性力学相同，断裂力学也是固体力学的重要组成内容之一。一般来说，断裂力学在机械方面的主要研究方向为机械结构的裂纹强度和机械结构的裂纹寿命。这两点几乎涵盖了大部分机械的断裂问题，因此断裂力学对于机械行业的进一步建设与发展具有重要意义。最近几年，我国的断裂力学获取了一定的突破和进展，并被广泛地应用于机械工程领域中，获取了良好的使用效果。

机械设计中，裂纹力学主要分为两类：一种是线弹性力学，这种力学一般被广泛地应用于裂纹情况较轻，裂纹范围较小的情况;另一种是弹塑性的断裂力学，这种力学与线弹性力学恰恰相反，它被广泛地应用于裂纹情况较重、裂纹范围较大的情况。在机械设计工作中如果能够合理地运用断裂力学对存在的问题进行分析与处理，就能够有效地避免机械在使用时突发断裂的情况出现。

在应用断裂力学对机械进行设计时，相关的工作人员要科学合理地使用设计参量与相应的余度分布对机械设计进行前期的整体规划，并分析在设计过程中可能面临的问题，例如齿轮在运行的过程中是否会因为受力不均导致变形或者断裂问题的出现。另外为了保证机械在使用过程中的安全性，相关的工作人员还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验，并且这两种方式能够以一种非常直观的方式展现出机械设备的安全度。另外在机械设计的过程中使用断裂力学中的内容，在一定程度上能够优化生产中所使用的相关制造工艺，节约机械制造企业的生产成本。

（三） 工程力学在机械领域的相关应用

现阶段工程力学的基本体系已趋于完善，因此工程力学被广泛地应用于机械领域，并在其中发挥着非常重要的作用。一般来说，如果机械出现比较严重的破损或破坏问题，在很多情况下都会以工程力学的相关定理、定义或者相关的实践结论为依据对存在的问题进行分析和判断。另外工程力学在机械设计领域也有着比较广泛的应用，例如在进行螺纹连接与螺纹传动等相关工作时就需要重点对连接强度进行计算，并且还需要借助工程力学对螺旋副进行受力分析，进而保证构件设计的合理性。

二、 结语

总而言之，若想促进机械行业的进一步发展，使得物理力学获取进一步的突破，相关的工作人员一定要深刻挖掘物理力学与机械设备之间的内在联系，不断完善和优化两者之间的知识脉络，促进物理力学与机械行业协调发展，进而实现我国可持续发展战略。

参考文献：

[1]张巍.物理力学在机械方面的应用[J].现代职业教育，2016（26）：168.

[2]胡安华.高速铁路红层泥岩路基基床填料物理力学特性试验研究[D].西南交通大学，2008（05）：123-124.

[3]朱金鸣，独云嵩.机械系统动力学的发展[J].科技创业家，2012（11）：25-27.

[4]邵忍平.机械系统动力学[M].北京机械工业出版社，2005（07）：189-190.

作者简介：

刘一畅，山东省东营市，东营市第一中学。