Permitir definir limitar el estrés (), en el que el material de muestra se destruye directamente o se producen grandes deformaciones plásticas en él.
Esfuerzo final en los cálculos de resistencia
Como limitar el estrés en los cálculos de resistencia se asume:
límite de elasticidad para un material plástico (se cree que la destrucción de un material plástico comienza cuando aparecen deformaciones plásticas notables en él)
,
límite de fuerza para material quebradizo, cuyo valor es diferente en:
Para asegurar una pieza real, es necesario elegir sus dimensiones y material de tal forma que la mayor que surja en algún momento durante la operación sea menor que el límite:
Sin embargo, incluso si la tensión de diseño más alta en la pieza está cerca de la tensión máxima, aún no se puede garantizar su resistencia.
Actuar en una parte no se puede establecer con la suficiente precisión,
las tensiones de diseño en una pieza a veces se pueden calcular solo aproximadamente,
posibles desviaciones de las características calculadas.
La pieza debe diseñarse con algunos cálculos factor de seguridad:
.
Está claro que cuanto mayor es la n, más fuerte es la parte. Sin embargo, muy grande factor de seguridad conduce al desperdicio de material, y esto hace que la pieza sea pesada y antieconómica.
El factor de seguridad requerido se establece según el propósito de la estructura.
Condición de fuerza: la resistencia de la pieza se considera asegurada si. Usando la expresión , volver a escribir condición de fuerza como:
Desde aquí puede obtener otra forma de grabación. condiciones de fuerza:
La relación en el lado derecho de la última desigualdad se llama voltaje permitido:
Si las tensiones límite y, por tanto, admisibles en tensión y compresión son diferentes, se indican con y. Usando el concepto voltaje permitido, lata condición de fuerza formulado de la siguiente manera: la resistencia de una pieza está asegurada si el surgimiento en ella mayor estrés menos que voltaje permitido.
Para determinar la tensión permisible en la ingeniería mecánica, se utilizan los siguientes métodos básicos.
1. El factor de seguridad diferenciado se encuentra como el producto de una serie de coeficientes parciales que tienen en cuenta la fiabilidad del material, el grado de responsabilidad de la pieza, la precisión de las fórmulas de cálculo y las fuerzas actuantes y otros factores que determinan las condiciones de trabajo de las piezas.
2. Tabular: los voltajes permitidos se toman de acuerdo con las normas sistematizadas en forma de tablas
(Tabla 1 - 7). Este método es menos preciso, pero el más simple y conveniente para uso práctico en cálculos de resistencia de diseño y verificación.
En los trabajos de oficinas de diseño y en el cálculo de piezas de máquinas, tanto diferenciadas como. métodos tabulares, así como su combinación. Mesa 4-6 muestran las tensiones admisibles para piezas fundidas atípicas para las que no se han desarrollado métodos de cálculo especiales y las tensiones admisibles correspondientes a ellas. Las piezas típicas (por ejemplo, engranajes y ruedas helicoidales, poleas) deben calcularse de acuerdo con los métodos dados en la sección correspondiente del manual o literatura especial.
Las tensiones permisibles indicadas están destinadas a cálculos aproximados para cargas básicas únicamente. Para cálculos más precisos que tengan en cuenta cargas adicionales (por ejemplo, dinámicas), los valores tabulares deben aumentarse entre un 20 y un 30%.
Las tensiones admisibles se dan sin tener en cuenta la concentración de tensiones y las dimensiones de la pieza, calculadas para muestras de acero pulido liso con un diámetro de 6-12 mm y para piezas fundidas redondas de hierro fundido sin tratar con un diámetro de 30 mm. Al determinar las tensiones más altas en la parte calculada, las tensiones nominales σ nom y τ nom deben multiplicarse por el factor de concentración k σ o k τ:
1. Voltajes permitidos *
para aceros al carbono de calidad ordinaria en estado laminado en caliente
| Marca volverse | Esfuerzo admisible **, MPa | |||||||||||||
| tracción [σ p] | flexión [σ de] | bajo torsión [τ cr] | al corte [τ cf] | en el aplastamiento [σ cm] | ||||||||||
| yo | II | III | yo | II | III | yo | II | III | yo | II | III | yo | II | |
| St2 St3 St4 St5 St6 | 115 125 140 165 195 | 80 90 95 115 140 | 60 70 75 90 110 | 140 150 170 200 230 | 100 110 120 140 170 | 80 85 95 110 135 | 85 95 105 125 145 | 65 65 75 80 105 | 50 50 60 70 80 | 70 75 85 100 115 | 50 50 65 65 85 | 40 40 50 55 65 | 175 190 210 250 290 | 120 135 145 175 210 |
* Gorskiy AI .. Ivanov-Emin EB .. Karenovskiy AI Determinación de las tensiones permisibles en los cálculos de resistencia. NIIMash, M., 1974.
** El tipo de carga se indica con números romanos: I - estático; II - funcionamiento variable de cero a máximo, de máximo a cero (pulsante); III - alterno (simétrico).
2. Propiedades mecánicas y tensiones admisibles
aceros estructurales de calidad al carbono
3. Propiedades mecánicas y tensiones admisibles
aceros estructurales aleados
4. Propiedades mecánicas y tensiones admisibles
para piezas fundidas de aceros al carbono y aleados
5. Propiedades mecánicas y tensiones admisibles
para piezas de fundición gris
6. Propiedades mecánicas y tensiones admisibles
para fundición de fundición dúctil
7. Tensiones admisibles para piezas de plástico
por aceros dúctiles (no templados) en tensiones estáticas (tipo de carga I), el factor de concentración no se tiene en cuenta. Para aceros homogéneos (σ в\u003e 1300 MPa, así como en el caso de su funcionamiento a bajas temperaturas), el factor de concentración, en presencia de concentración de tensiones, también se introduce en el cálculo bajo cargas. yo de la forma (k\u003e 1). Para aceros dúctiles sometidos a la acción de cargas alternas y en presencia de una concentración de tensiones, estas tensiones deben tenerse en cuenta.
por hierro fundido en la mayoría de los casos, el factor de concentración de esfuerzos es aproximadamente igual a la unidad para todos los tipos de cargas (I - III). En los cálculos de resistencia para tener en cuenta las dimensiones de la pieza, las tensiones tabulares permisibles dadas para las piezas fundidas deben multiplicarse por un factor de escala igual a 1,4 ... 5.
Dependencias empíricas aproximadas de los límites de fatiga para casos de carga con ciclo simétrico:
para aceros al carbono:
- al doblarse, σ -1 \u003d (0,40 ÷ 0,46) σ c;
σ -1р \u003d (0,65 ÷ 0,75) σ -1;
- al girar, τ -1 \u003d (0,55 ÷ 0,65) σ -1;
para aceros aleados:
- al doblarse, σ -1 \u003d (0.45 ÷ 0.55) σ c;
- cuando se estira o se comprime, σ -1р \u003d (0,70 ÷ 0,90) σ -1;
- al girar, τ -1 \u003d (0,50 ÷ 0,65) σ -1;
para fundición de acero:
- al doblarse, σ -1 \u003d (0.35 ÷ 0.45) σ en;
- cuando se estira o se comprime, σ -1р \u003d (0,65 ÷ 0,75) σ -1;
- al girar, τ -1 \u003d (0,55 ÷ 0,65) σ -1.
Propiedades mecánicas y tensiones admisibles del hierro fundido antifricción:
- resistencia máxima a la flexión 250 ÷ 300 MPa,
- tensiones de flexión admisibles: 95 MPa para I; 70 MPa - II: 45 MPa - III, donde I. II, III - designaciones de tipos de carga, ver tabla. 1.
Esfuerzos de tracción y compresión admisibles aproximados para metales no ferrosos. MPa:
- 30 ... 110 - para cobre;
- 60 ... 130 - latón;
- 50 ... 110 - bronce;
- 25 ... 70 - aluminio;
- 70 ... 140 - duraluminio.
Cuadro 2.4
Figura 2.22
Figura 2.18
Figura 2.17
Figura: 2.15
Para los ensayos de tracción se utilizan máquinas de ensayo de tracción, que permiten registrar un diagrama en las coordenadas "carga - alargamiento absoluto" durante el ensayo. La naturaleza del diagrama de tracción depende de las propiedades del material de prueba y de la velocidad de deformación. Una vista típica de dicho diagrama para acero dulce bajo aplicación de carga estática se muestra en la Fig. 2.16.
Consideremos las secciones y puntos característicos de este diagrama, así como las etapas correspondientes de deformación de la muestra:
OA - La ley de Hooke es justa;
AB - han aparecido deformaciones residuales (plásticas);
VS - las deformaciones plásticas crecen;
SD - área de rendimiento (la deformación aumenta bajo carga constante);
DC - área de endurecimiento (el material nuevamente adquiere la capacidad de aumentar la resistencia a una mayor deformación y percibe una fuerza creciente hasta un cierto límite);
Punto K: se detuvo la prueba y se descargó la muestra;
KN - línea de descarga;
NKL - línea de carga repetida de la muestra (KL - sección de endurecimiento);
LM - sección de la caída de carga, en este momento aparece un llamado cuello en la muestra - estrechamiento local;
Punto M - ruptura de la muestra;
Después de la ruptura, la muestra se parece a la que se muestra en la Figura 2.17. Los restos se pueden plegar y se puede medir la longitud después de la prueba ℓ 1 y el diámetro del cuello d 1.
Como resultado del procesamiento del diagrama de tracción y la medición de la muestra, obtenemos una serie de características mecánicas, que se pueden dividir en dos grupos: características de resistencia y características de plasticidad.
Características de fuerza
Límite proporcional:
El mayor énfasis al que es válida la ley de Hooke.
Fuerza de producción:
La tensión más pequeña a la que la muestra se deforma bajo una fuerza de tracción constante.
Resistencia a la tracción (resistencia máxima):
El mayor estrés observado durante la prueba.
Voltaje de ruptura:
La tensión de tracción así determinada es muy arbitraria y no puede utilizarse como una característica de las propiedades mecánicas del acero. La convención es que se obtuvo dividiendo la fuerza en el momento de la ruptura por el área de la sección transversal inicial de la muestra, y no por su área real de ruptura, que es mucho menor que la inicial debido a la formación del cuello.
Características de plasticidad
Recordemos que la plasticidad es la capacidad de un material para deformarse sin destruirse. Las características de plasticidad son deformacionales, por lo tanto, se determinan de acuerdo con los datos de medición de la muestra después del fallo:
∆ℓ os \u003d ℓ 1 - ℓ 0 - alargamiento residual,
- la zona del cuello.
Alargamiento después de la rotura:
. (2.25)
Esta característica depende no solo del material, sino también de la relación de aspecto de la muestra. Es por eso que las muestras estándar tienen una relación fija ℓ 0 \u003d 5d 0 o ℓ 0 \u003d 10d 0 y el valor de δ siempre se da con un índice - δ 5 o δ 10, con δ 5\u003e δ 10.
Constricción relativa después de la rotura:
. (2.26)
Trabajo específico de deformación:
donde A es el trabajo dedicado a la destrucción de la muestra; se calcula como el área delimitada por el diagrama de estiramiento y la abscisa (el área de la figura OABCDKLMR). El trabajo específico de deformación caracteriza la capacidad del material para resistir el impacto de la carga.
De todas las características mecánicas obtenidas durante el ensayo, las principales características de resistencia son el límite elástico σt y la resistencia última σpc, y las principales características de plasticidad son el alargamiento relativo δ y el estrechamiento relativo ψ después de la rotura.
Descarga y recarga
Al describir el diagrama de tracción, se indicó que en el punto K se detuvo el ensayo y se descargó la muestra. El proceso de descarga se describió mediante una línea recta KN (Fig. 2.16), paralela a la sección rectilínea del diagrama OA. Esto significa que el alargamiento de la muestra ∆ℓ ′ P, obtenido antes del inicio de la descarga, no desaparece por completo. La parte desaparecida del alargamiento en el diagrama está representada por el segmento NQ, el resto, por el segmento ON. Por lo tanto, el alargamiento total de la muestra más allá del límite elástico consta de dos partes: elástica y residual (plástico):
∆ℓ ′ П \u003d ∆ℓ ′ paquete + ∆ℓ ′ os.
Esto continuará hasta que la muestra se rompa. Después de la rotura, el componente elástico del alargamiento total (segmento ∆ℓ yn) desaparece. El alargamiento permanente está representado por el segmento ∆ℓ ax. Si dejamos de cargar y descargamos la muestra dentro de la sección OB, entonces el proceso de descarga estará representado por una línea que coincide con la línea de carga; la deformación es puramente elástica.
Tras la carga repetida de una muestra de longitud ℓ 0 + ∆ℓ ′, el eje de la línea de carga coincide prácticamente con la línea de descarga NK. El límite proporcional aumentó y se volvió igual a la tensión desde la que se realizó la descarga. Luego, la línea recta NK pasó a la curva KL sin un área de rendimiento. La parte del diagrama a la izquierda de la línea NK resultó estar cortada, es decir, el origen se movió al punto N. Por lo tanto, como resultado de estirarse más allá del límite elástico, la muestra cambió sus propiedades mecánicas:
1). el límite proporcional ha aumentado;
2). el área de flujo ha desaparecido;
3). Disminución del alargamiento después de la rotura.
Este cambio en las propiedades se llama trabajo frio.
El endurecimiento por trabajo aumenta las propiedades elásticas y disminuye la plasticidad. En algunos casos (por ejemplo, al mecanizar), el fenómeno de endurecimiento por trabajo no es deseable y se elimina mediante tratamiento térmico. En otros casos, se crea artificialmente para mejorar la elasticidad de piezas o estructuras (procesado con resortes de granalla o estiramiento de cables de máquinas elevadoras).
Diagramas de estrés
Para obtener un diagrama que caracterice las propiedades mecánicas del material, el diagrama de tensión primaria en las coordenadas P - ∆ℓ se reordena en las coordenadas σ - ε. Dado que las ordenadas σ \u003d Р / F y las abscisas σ \u003d ∆ℓ / ℓ se obtienen al dividir por constantes, el diagrama tiene la misma forma que el original (figura 2.18, a).
Se ve en el diagrama σ - ε que
aquellos. el módulo de elasticidad normal es igual a la tangente del ángulo de inclinación de la sección en línea recta del diagrama al eje de abscisas.
Es conveniente determinar el llamado límite elástico condicional a partir del diagrama de tensiones. El hecho es que la mayoría de los materiales estructurales no tienen un área de rendimiento: una línea recta se convierte suavemente en una curva. En este caso, la tensión a la que el alargamiento residual relativo es 0,2% se toma como el valor del límite elástico (condicional). En la Fig. 2.18, b muestra cómo se determina el valor del límite elástico convencional σ 0.2. El punto de fluencia σ t, determinado en presencia de un área de fluencia, a menudo se denomina físico.
La sección descendente del diagrama es condicional, ya que el área de la sección transversal real de la muestra después del estrechamiento es mucho menor que el área inicial sobre la que se determinan las coordenadas del diagrama. Puede obtener la tensión verdadera si el valor de la fuerza en cada momento de tiempo P t se divide por el área de la sección transversal real en el mismo momento de tiempo F t:
En la Fig. 2.18, a, estas tensiones corresponden a la línea discontinua. Hasta la resistencia máxima, S y σ prácticamente coinciden. En el momento de la rotura, la tensión verdadera excede significativamente tanto la resistencia última σ ps, como aún más la tensión en el momento de la rotura σ p. Expresemos el área del cuello F 1 a ψ y encuentre S p.
Þ Þ 
.
Para acero dúctil ψ \u003d 50 - 65%. Si tomamos ψ \u003d 50% \u003d 0.5, obtenemos S p \u003d 2σ p, es decir la verdadera tensión es mayor en el momento de la ruptura, lo cual es bastante lógico.
2.6.2. Ensayo de compresión de varios materiales
Una prueba de compresión proporciona menos información sobre las propiedades del material que una prueba de tracción. Sin embargo, es absolutamente necesario caracterizar las propiedades mecánicas del material. Se lleva a cabo en muestras en forma de cilindros, cuya altura no supera los 1,5 diámetros, o en muestras en forma de cubos.
Considere los diagramas de compresión de acero y hierro fundido. Para mayor claridad, los representaremos en una figura con los diagramas de tracción de estos materiales (Figura 2.19). En el primer trimestre hay diagramas de tensión y en el tercero, diagramas de compresión.
Al inicio de la carga, el diagrama de compresión del acero es una línea recta inclinada con la misma pendiente que en tensión. Luego, el diagrama pasa al área de rendimiento (el área de rendimiento no es tan pronunciada como cuando se estira). Además, la curva se dobla ligeramente y no se rompe, porque la muestra de acero no colapsa, solo se aplana. El módulo de elasticidad del acero E en compresión y tracción es el mismo. El límite elástico σ t + \u003d σ t - también son los mismos. No se puede obtener resistencia a la compresión, así como es imposible obtener características de plasticidad.
Los diagramas de tensión y compresión del hierro fundido tienen una forma similar: se doblan desde el principio y se rompen cuando se alcanza la carga máxima. Sin embargo, el hierro fundido funciona mejor para compresión que para tensión (σ bee - \u003d 5 σ beck +). La resistencia a la tracción σ beck es la única característica mecánica del hierro fundido obtenida en un ensayo de compresión.
La fricción que se produce durante la prueba entre las placas de la máquina y los extremos de la muestra tiene un efecto significativo en los resultados de la prueba y en la naturaleza de la destrucción. Una muestra cilíndrica de acero toma forma de barril (figura 2.20, a), aparecen grietas en el cubo de hierro fundido en un ángulo de 45 ° con la dirección de la carga. Si excluimos la influencia de la fricción lubricando los extremos de la muestra con parafina, aparecerán grietas en la dirección de la carga y la fuerza mayor será menor (Figura 2.20, byc). La mayoría de los materiales quebradizos (hormigón, piedra) fallan en la compresión de la misma manera que el hierro fundido y tienen un diagrama de compresión similar.
Es de interés probar la madera: anisotrópica, es decir, tener diferente resistencia dependiendo de la dirección de la fuerza en relación con la dirección de las fibras, material. Los plásticos de fibra de vidrio, cada vez más utilizados, también son anisotrópicos. Cuando se comprime a lo largo de la veta, la madera es mucho más fuerte que cuando se comprime a lo largo de la veta (curvas 1 y 2 en la Figura 2.21). La curva 1 es similar a las curvas de compresión para materiales frágiles. La destrucción ocurre debido al desplazamiento de una parte del cubo con respecto a la otra (Figura 2.20, d). Cuando se comprime a través de las fibras, la madera no se destruye, sino que se comprime (Fig. 2.20, e).
Al probar la muestra de acero de tracción, encontramos un cambio en las propiedades mecánicas como resultado del estiramiento antes de la aparición de deformaciones permanentes notables: endurecimiento por trabajo. Veamos cómo se comporta la probeta después del endurecimiento en la prueba de compresión. En la Figura 2.19, el diagrama se muestra con una línea de puntos. La compresión sigue la curva NC 2 L 2, que se encuentra por encima del diagrama de compresión de la probeta sin endurecer OC 1 L 1, y casi paralela a esta última. Después del endurecimiento por tracción, los límites de proporcionalidad y límite elástico en compresión disminuyen. Este fenómeno se llama efecto Bauschinger en honor al científico que lo describió por primera vez.
2.6.3. Determinación de dureza
Una prueba mecánica y tecnológica muy común es la determinación de la dureza. Esto se debe a la rapidez y simplicidad de tales pruebas y al valor de la información obtenida: la dureza caracteriza el estado de la superficie de la pieza antes y después del procesamiento (temple, nitruración, etc.), puede usarse para juzgar indirectamente el valor de la resistencia última.
Dureza del material se llama la capacidad de resistir la penetración mecánica en él de otro cuerpo más sólido. Las cantidades que caracterizan la dureza se denominan números de dureza. Determinadas por diferentes métodos, son de diferente tamaño y dimensión y siempre van acompañadas de una indicación del método para su determinación.
El método más común es Brinell. La prueba consiste en presionar una bola de acero endurecido de diámetro D en la muestra (Figura 2.22, a). La bola se mantiene durante algún tiempo bajo una carga P, como resultado de lo cual se deja una huella (agujero) con un diámetro d en la superficie. La relación entre la carga en kN y el área de la superficie de la muesca en cm 2 se denomina número de dureza Brinell.
. (2.30)
Para determinar el número de dureza Brinell, se utilizan dispositivos de prueba especiales, el diámetro de la hendidura se mide con un microscopio portátil. Por lo general, HB no se cuenta de acuerdo con la fórmula (2.30), pero se encuentra en tablas.
Utilizando el número de dureza HB, es posible obtener un valor aproximado de la resistencia última de algunos metales sin romper la muestra, ya que existe una relación lineal entre σ bee y HB: σ bee \u003d k ∙ HB (para acero dulce k \u003d 0.36, para acero de alta resistencia k \u003d 0.33, para hierro fundido k \u003d 0.15, para aleaciones de aluminio k \u003d 0.38 , para aleaciones de titanio k \u003d 0,3).
Un método muy conveniente y generalizado para determinar la dureza. por Rockwell... Este método utiliza un cono de diamante de 120 grados con un radio de 0,2 mm o una bola de acero de 1,5875 mm (1/16 de pulgada) de diámetro como penetrador para presionar en la muestra. La prueba se realiza según el esquema que se muestra en la Fig. 2.22, b. Primero, se presiona el cono con una precarga P 0 \u003d 100 N, que no se retira hasta el final de la prueba. Con esta carga, el cono se sumerge a una profundidad de h 0. Luego, se aplica la carga completa P \u003d P 0 + P 1 al cono (dos opciones: A - P 1 \u003d 500 H y C - P 1 \u003d 1400 H), mientras que la profundidad de la hendidura aumenta. Después de retirar la carga principal P 1, la profundidad h 1 permanece. La profundidad de indentación obtenida debido a la carga principal P 1, igual ah \u003d h 1 - h 0, caracteriza la dureza Rockwell. El número de dureza está determinado por la fórmula
, (2.31)
donde 0.002 es la división de escala del indicador del probador de dureza.
Existen otros métodos para determinar la dureza (Vickers, Shore, microdureza), que no se consideran aquí.
Para evaluar la resistencia de los elementos estructurales, se introducen los conceptos de esfuerzos de trabajo (diseño), esfuerzos finales, esfuerzos permisibles y márgenes de seguridad. Se calculan de acuerdo con las dependencias presentadas en las cláusulas 4.2, 4.3.
Estrés de trabajo (diseño) y caracterizar el estado de tensión de los elementos estructurales bajo la acción de una carga operativa.
Limitar el estrés lim y lim caracterizan las propiedades mecánicas del material y son peligrosos para un elemento estructural en términos de su resistencia.
Voltaje admisible [ ] y [ ] son seguros y garantizan la resistencia del elemento estructural en las condiciones de funcionamiento dadas.
Margen de seguridad norte establece la relación de tensiones límite y permisibles, teniendo en cuenta el impacto negativo en la fuerza de varios factores no contabilizados.
Para el funcionamiento seguro de las partes de los mecanismos, es necesario que las tensiones máximas que surgen en las secciones cargadas no superen el valor permitido para un material determinado:
; 
,
dónde 
y 
- las tensiones más altas (normal y tangencial ) en la sección peligrosa; 
y 
- valores admisibles de estas tensiones.
Con resistencia compleja, se determinan voltajes equivalentes 
en una sección peligrosa. La condición de fuerza tiene la forma
.
Las tensiones admisibles se determinan en función de las tensiones límite
lim y
lim obtenido durante las pruebas de materiales: bajo cargas estáticas - resistencia última 
y τ
EN para materiales frágiles, límite elástico 
y τ
T para materiales plásticos; en cargas cíclicas - límite de resistencia 
y τ
r :
; 
.
Factor de seguridad 
designado sobre la base de la experiencia en el diseño y operación de estructuras similares.
Para las piezas de la máquina y los mecanismos que operan bajo cargas cíclicas y que tienen una vida útil limitada, las tensiones admisibles se calculan de acuerdo con las dependencias:
; 
,
dónde 
- coeficiente de vida útil, teniendo en cuenta la vida útil especificada.
Calcular el coeficiente de durabilidad por dependencia.
,
dónde 
- el número base de ciclos de ensayo para un material y tipo de deformación determinados; 
- el número de ciclos de carga de la pieza correspondiente a la vida útil dada; metro
- un indicador del grado de la curva de resistencia.
Al diseñar elementos estructurales, se utilizan dos métodos de cálculo de resistencia:
cálculo de diseño para esfuerzos permisibles para determinar las dimensiones básicas de la estructura;
cálculo de verificación para evaluar el rendimiento de una estructura existente.
5.5. Ejemplos de cálculo
5.5.1. Cálculo de barras escalonadas para resistencia estática.
R
\u003d 160 MPa y 
\u003d 100 MPa.
Para cada uno de los esquemas presentados, determinamos:
1. Tipo de deformación:
cx. 1 - estiramiento; cx. 2 - torsión; cx. 3 - curva pura.
2. Factor de fuerza interna:
cx. 1 - fuerza normal
N \u003d 2F \u003d 2800 \u003d 1600 H;
cx. 2 - par М Х \u003d T \u003d 2Fh \u003d 280010 \u003d 16000 N mm;
cx. 3 - momento flector M \u003d 2Fh \u003d 280010 \u003d 16000 N mm.
3. Tipo de tensiones y su magnitud en las secciones A y B:
cx. 1 - normal 
:
MPa;
MPa;
cx. 2 - tangentes 
:
MPa;
MPa;
cx. 3 - normal 
:
MPa;
MPa.
4. ¿Cuál de los diagramas de esfuerzos corresponde a cada esquema de carga?:
cx. 1 - ep. 3; cx. 2 - ep. 2; cx. 3 - ep. 1.
5. Cumplimiento de la condición de resistencia:
cx. 1 - se cumple la condición: 
MPa 
MPa;
cx. 2 - no se cumple la condición: 
MPa 
MPa;
cx. 3 - no se cumple la condición: 
MPa 
MPa.
6. El diámetro mínimo permisible que asegura el cumplimiento de la condición de resistencia.:
cx. 2: 
mm;
cx. 3: 
mm.
7. Fuerza máxima permitidaF de la condición de fuerza:
cx. 2: 
H;
cx. 3: 
NORTE.
La calculadora en línea determina el cálculo tensiones admisibles σ dependiendo de la temperatura de diseño para varios grados de materiales de los siguientes tipos: acero al carbono, acero al cromo, acero austenítico, acero austenítico-ferrítico, aluminio y sus aleaciones, cobre y sus aleaciones, titanio y sus aleaciones de acuerdo con GOST-52857.1-2007.
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I. Método de cálculo:
Las tensiones permitidas se determinaron de acuerdo con GOST-52857.1-2007.
para aceros al carbono y de baja aleación
St3, 09G2S, 16GS, 20, 20K, 10, 10G2, 09G2, 17GS, 17G1S, 10G2S1:- A temperaturas de diseño inferiores a 20 ° C, se supone que las tensiones permisibles son las mismas que a 20 ° C, sujeto al uso permitido del material a esta temperatura.
- Para acero grado 20 a R e / 20
- Para acero grado 10G2 a R p0.2 / 20
- Para los grados de acero 09G2S, 16GS, clases de resistencia 265 y 296 de acuerdo con GOST 19281, las tensiones permitidas, independientemente del espesor de la chapa, se determinan para espesores superiores a 32 mm.
- Las tensiones permisibles ubicadas debajo de la línea horizontal son válidas para un recurso de no más de 10 5 horas. Para una vida útil estimada de hasta 2 * 10 5 horas, la tensión permisible ubicada debajo de la línea horizontal se multiplica por un factor: para acero al carbono por 0.8; para acero al manganeso por 0,85 a una temperatura< 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.
para aceros al cromo resistentes al calor
12XM, 12MX, 15XM, 15X5M, 15X5M-U:- A temperaturas de diseño inferiores a 20 ° C, se supone que las tensiones permisibles son las mismas que a 20 ° C, siempre que el material se utilice a una temperatura determinada.
- Para temperaturas de pared de diseño intermedias, la tensión permisible se determina por interpolación lineal con los resultados redondeados a 0,5 MPa hacia abajo.
- Las tensiones permisibles ubicadas debajo de la línea horizontal son válidas con un recurso de 10 5 horas Para una vida útil estimada de hasta 2 * 10 5 horas, la tensión permisible ubicada debajo de la línea horizontal se multiplica por un factor de 0,85.
para aceros resistentes al calor, resistentes al calor y a la corrosión de la clase austenítica
03X21H21M4GB, 03X18H11, 03X17H14M3, 08X18H10T, 08X18H12T, 08X17H13M2T, 08X17H15M3T, 12X18H10T, 12X18H12T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, 10X14Г14H4:- Para temperaturas de pared de diseño intermedias, la tensión permisible se determina por interpolación de los dos valores más cercanos indicados en la tabla, con los resultados redondeados a 0,5 MPa hacia el valor más bajo.
- Para las piezas forjadas de acero de los grados 12X18H10T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, las tensiones admisibles a temperaturas de hasta 550 ° C se multiplican por 0,83.
- Para productos largos fabricados con aceros de grados 12X18H10T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, las tensiones admisibles a temperaturas de hasta 550 ° C se multiplican por la relación (R * p0,2 / 20) / 240.
(R * p0.2 / 20 - el límite elástico del material de producto largo se determina de acuerdo con GOST 5949). - Para piezas forjadas y perfiles laminados de acero 08X18H10T, las tensiones admisibles a temperaturas de hasta 550 ° C se multiplican por 0,95.
- Para las piezas forjadas de acero de calidad 03X17H14M3, las tensiones admisibles se multiplican por 0,9.
- Para las piezas forjadas de acero de calidad 03X18H11, las tensiones admisibles se multiplican por 0,9; para productos largos de acero de calidad 03X18H11, las tensiones permitidas se multiplican por 0,8.
- Para las tuberías de acero de calidad 03X21N21M4GB (ZI-35), las tensiones admisibles se multiplican por 0,88.
- Para las piezas forjadas de acero de calidad 03X21N21M4GB (ZI-35), las tensiones permitidas se multiplican por la relación (R * p0.2 / 20) / 250.
(R * p0.2 / 20 es el límite elástico del material de forja, determinado de acuerdo con GOST 25054). - Los voltajes permitidos por debajo de la línea horizontal son válidos para un recurso de no más de 10 5 horas.
Para una vida útil estimada de hasta 2 * 10 5 horas, el voltaje permitido ubicado debajo de la línea horizontal se multiplica por un factor de 0,9 a una temperatura< 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.
para aceros resistentes al calor, resistentes al calor y resistentes a la corrosión de clase austenítica y austenítico-ferrítica
08X18G8N2T (KO-3), 07X13AG20 (ChS-46), 02X8N22S6 (EP-794), 15X18N12S4TYu (EI-654), 06XN28MDT, 03XN28MDT, 08X22N6T, 08X21N6M2T:- A temperaturas de diseño inferiores a 20 ° C, se supone que las tensiones permisibles son las mismas que a 20 ° C, sujeto al uso permitido del material a esta temperatura.
- Para temperaturas de pared de diseño intermedias, la tensión permisible se determina por interpolación de los dos valores más cercanos indicados en esta tabla, redondeados a 0.5 MPa hacia el valor más bajo.
para aluminio y sus aleaciones
A85M, A8M, ADM, AD0M, AD1M, AMtsSM, AMr2M, AMr3M, AMr5M, AMr6M:- Las tensiones admisibles se dan para el aluminio y sus aleaciones en estado recocido.
- Las tensiones permitidas se dan para espesores de hojas y placas de grados de aluminio A85M, A8M no más de 30 mm, otros grados, no más de 60 mm.
para el cobre y sus aleaciones
M2, M3, M3r, L63, LS59-1, LO62-1, LZhMts 59-1-1:- Las tensiones admisibles se dan para el cobre y sus aleaciones en estado recocido.
- Las tensiones admisibles se dan para espesores de chapa de 3 a 10 mm.
- Para valores intermedios de las temperaturas de diseño de la pared, las tensiones admisibles se determinan por interpolación lineal con los resultados redondeados a 0,1 MPa hacia un valor inferior.
para titanio y sus aleaciones
VT1-0, OT4-0, AT3, VT1-00:- A temperaturas de diseño inferiores a 20 ° C, las tensiones admisibles se toman igual que a 20 ° C, siempre que el material pueda utilizarse a esta temperatura.
- Para forjas y varillas, las tensiones admisibles se multiplican por 0,8.
II. Definiciones y notación:
R e / 20 - valor mínimo del límite elástico a una temperatura de 20 ° C, MPa; R p0.2 / 20 - el valor mínimo del límite elástico convencional con un alargamiento residual del 0.2% a una temperatura de 20 ° C, MPa. permisible
estrés: los esfuerzos más altos que se pueden tolerar en una estructura, siempre que sea segura, confiable y duradera. El valor de la tensión permisible se establece dividiendo la resistencia a la tracción, el límite elástico, etc., por un valor mayor que uno, llamado factor de seguridad. calculado
temperatura: la temperatura de la pared del equipo o tubería, igual a la media aritmética máxima de las temperaturas en sus superficies exterior e interior en una sección en condiciones normales de funcionamiento (para partes de los recipientes de los reactores nucleares, la temperatura de diseño se determina teniendo en cuenta la liberación de calor interno como el valor integral promedio de la distribución de temperatura sobre el espesor de la pared del recipiente (PNAE G-7-002-86, cláusula 2.2; PNAE G-7-008-89, apéndice 1).
Temperatura de diseño
- , cláusula 5.1. La temperatura de diseño se utiliza para determinar las características físicas y mecánicas del material y las tensiones permisibles, así como al calcular la resistencia, teniendo en cuenta los efectos de la temperatura.
- , p.5.2. La temperatura de diseño se determina sobre la base de cálculos de ingeniería térmica o resultados de pruebas, o la experiencia operativa de recipientes similares.
- La temperatura de pared más alta se toma como la temperatura de diseño de la pared del recipiente o aparato. A temperaturas por debajo de 20 ° C, la temperatura de 20 ° C se toma como temperatura de diseño al determinar las tensiones permisibles.
- , p.5.3. Si es imposible realizar cálculos o mediciones térmicas, y si durante el funcionamiento la temperatura de la pared aumenta a la temperatura del medio en contacto con la pared, entonces la temperatura del medio más alta debe tomarse como la temperatura de diseño, pero no inferior a 20 ° C.
- Cuando se calienta con llama abierta, gases de escape o calentadores eléctricos, la temperatura de diseño se considera igual a la temperatura del ambiente, aumentada en 20 ° C con calefacción cerrada y en 50 ° C con calefacción directa, si no hay datos más precisos.
- , p.5.4. Si una embarcación o aparato se opera bajo varias condiciones de carga diferentes o diferentes elementos del aparato operan en diferentes condiciones, para cada modo, puede determinar su propia temperatura de diseño (GOST-52857.1-2007, p. 5).
III. Nota:
El bloque de datos de origen está resaltado en amarillo, el bloque de cálculos intermedios está resaltado en azul., el bloque de solución está resaltado en verde.
