与力学要求有关的12条结构设计准则（一）

结构设计准则：

均匀受载准则：

尽量避免集中载荷，尽可能地把载荷分散在结构上，能均匀分布的话是最为理想的。

结构的强度是取决于结构中最大应力的，可见让结构受载均匀能达到提高其强度即承载能力的目的。

力流的最短路径准则：

力流最重要的特征是：力流一般优先走较短路径，更为确切地说优先走刚度最大的路径。

保证力流的路径较短，通常也是可以起到提高强度的目的，因此力流的路径越接近直线，那么力所引起的附加弯矩越小，所对应的弯曲应力也就越小，力线的直线形状即是最理想的受力状态，力线偏离直线形状越大，应力增加得就越大。

力流的最短路径准则，即要求力从其作用点（力的入口）到结构支撑点（力的出口）的距离尽可能短。

相关工程应用实例：

齿轮轴上的齿轮在当结构设计容许时，应尽可能靠近轴承安装；车间行车要超载使用时，若是尽量靠近轨道处起吊，则可以使起重量增加一倍；承而受均布载荷的简支梁，如果把两端的支座向里移动0.2L，那么最大弯矩仅为前者的20%，这样整个结构的承载能力一下提高了5倍。

降低缺口效应准则：

缺口如：孔和槽与螺纹以及台肩等，这些外形突变进而引起力流突变的地方，应力会急剧上升，这种现象一般被称为缺口效应。

截面尺寸的变化越急剧，缺口顶部倒角就越小，引起的缺口效应越强。

缺口效应不仅和缺口的几何形状有关，也和构件的受力状况有关系，因为缺口效应的根本原因是因为力流被迫急剧改变其原来路径，从而让力流抢近道引起在近道局部应力变大，即应力水平上升。

缺口效应的特点范围是局部性的，然后在静载作用下，塑性材料会因为具有屈服阶段，从而对缺口效应不敏感，脆性材料将易引起断裂。

减少缺口效应的方法：

避免外形突变；

降低缺口附件Ц斩龋

避免力流截面突然变小；

加预压内应力；

避免力流突然转弯；

变形协调准则：

应力集中不仅出现在一个构件内部的缺口处，也可能出现会在两个不同构件上，在当一个构件和另一个构件在接触处难以同步变形时，应力大小会急剧上升，这种变形在整体越不协调，应力集中就越严重。

在接触处降低构件在力流方向上的刚度，以便减少对另一构件变形的阻碍程度，尽量使两构件同步变形，此即为变形协调准则。

等强度准则：

构件设计中的强度要求主要是通过结构中最大工作应力等于或小于材料需用应力来满足的，这样的话最大工作应力截面以外的地方的应力都未达到许用值，材料没有得到充分利用，造成了部分材料的浪费，构件的笨重，高速运动的笨重 件还多耗能。
最为理想的构件设计是应力处处相等，同时恰好达到材料的许用值，此即为等强度准则。

工程设计中大量出现的变截面梁就是按照等强度准则而设计的。

工程实例：

摇臂钻的横臂；

汽车用的板簧；

阶梯轴;