
【化】 compatibility of deformation
在漢英詞典的釋義框架下,"變形協調"可拆解為複合概念。其核心含義指物體或系統在形态變化過程中,各組成部分遵循特定規律保持功能適配性。這一術語常見于機械工程與材料科學領域,對應的英文翻譯為"deformation coordination"或"shape adaptation compatibility"。
根據《牛津漢英大詞典(第3版)》的界定,該詞強調三維空間内結構單元在承受外力時,通過彈性形變達成力學平衡的動态過程。在機械傳動系統中,齒輪齧合時的齒面接觸變形即為典型應用場景,此時微觀形變量需與傳動扭矩保持線性比例關系。
清華大學機械工程系2018年發布的《先進制造技術白皮書》指出,現代工業設計中變形協調系數(Deformation Coordination Factor, DCF)的計算公式為: $$ DCF = frac{sum delta_i cdot Ei}{sigma{max} cdot A} $$ 其中$delta_i$表示第i個組件的允許形變量,$Ei$為彈性模量,$sigma{max}$為系統最大應力,A為接觸面積。該公式被廣泛應用于汽車懸架系統和航天器展開機構的設計驗證。
中國機械工程學會(CMES)官網技術詞庫顯示,該術語在精密儀器制造領域特指溫度變化時不同材質部件的熱膨脹匹配能力,如衛星太陽能帆闆的鉸鍊機構需确保-50℃至120℃工況下的變形協調度≤0.02mm/m。
變形協調是工程力學和結構分析中的重要概念,指結構或材料在受力變形時,各部分變形需滿足連續性條件,确保整體保持完整連接。以下是詳細解釋:
核心定義
變形協調要求結構各部分的變形相互兼容,不能出現斷裂或重疊。例如,當多個杆件連接時,變形後各連接點的位移必須一緻,否則會導緻結構不連續。
物理意義
在加載過程中,若各元件“自由”變形,可能因尺寸或材料差異導緻連接失效。通過施加邊緣力(如剪力、力矩),強制各元件變形後仍保持原連接狀态,從而求解不連續應力。
數學表達
變形協調條件通過幾何方程描述,例如:
$$
epsilon{xx} = frac{partial u}{partial x}, quad epsilon{yy} = frac{partial v}{partial y}, quad gamma_{xy} = frac{partial u}{partial y} + frac{partial v}{partial x}
$$
這些方程确保應變場連續,避免出現空隙或突變。
工程應用
常見于橋梁、建築框架等結構設計,通過設置變形縫或調整剛度,平衡荷載、溫度等因素引起的變形,維持結構穩定性。
變形協調是保證結構受力後仍保持連續性的關鍵條件,既涉及物理平衡,也需數學方程約束。實際應用中需結合材料特性與幾何關系綜合分析。
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