Permiteți să definiți limitați tensiunile(), în care materialul eșantion este distrus direct sau apar deformări plastice mari în acesta.
Stresul final în calculele de rezistență
La fel de limitează stresulîn calculele de rezistență se presupune:
punct de randament pentru un material plastic (se crede că distrugerea unui material plastic începe atunci când apar deformări plastice vizibile în el)
,
rezistență la tracțiune pentru material fragil, a cărui valoare este diferită la:
Pentru a asigura o parte reală, este necesar să alegeți dimensiunile și materialul acesteia în așa fel încât cea mai mare care apare într-un anumit moment în timpul funcționării să fie mai mică decât limita:
Cu toate acestea, chiar dacă cel mai mare efort de proiectare din piesă este aproape de efortul final, puterea acestuia nu poate fi încă garantată.
Acțiunea asupra unei părți nu poate fi stabilită cu suficientă precizie,
tensiunile de proiectare dintr-o parte pot fi uneori calculate doar aproximativ,
sunt posibile abateri de la caracteristicile calculate.
Piesa trebuie proiectată cu o parte calculată factor de securitate:
.
Este clar că cu cât este mai mare n, cu atât este mai puternică partea. Cu toate acestea, foarte mare factor de securitate duce la risipa de material, ceea ce face ca partea să fie grea și neeconomică.
În funcție de scopul structurii, este stabilit factorul de siguranță necesar.
Starea de rezistență: puterea piesei este considerată a fi asigurată dacă. Folosind expresia , rescrie starea de rezistență la fel de:
De aici puteți obține o altă formă de înregistrare condiții de rezistență:
Se numește relația din partea dreaptă a ultimei inegalități tensiunea admisibilă:
Dacă tensiunile limitate și, prin urmare, admisibile în tensiune și compresie sunt diferite, acestea sunt notate cu și. Folosind conceptul tensiune admisibilă, poate sa starea de rezistență formulată după cum urmează: rezistența piesei este asigurată dacă apare în ea cel mai mare stres nu depășește tensiune admisibilă.
Pentru a determina tensiunile admisibile în ingineria mecanică, sunt utilizate următoarele metode de bază.
1. Factorul de siguranță diferențiat se găsește ca produs al unui număr de coeficienți parțiali care iau în considerare fiabilitatea materialului, gradul de responsabilitate al piesei, acuratețea formulelor de calcul și a forțelor de acțiune și a altor factori care determină condițiile de lucru ale pieselor.
2. Tabelar - tensiunile admise sunt luate conform normelor, sistematizate sub formă de tabele
(Tabelul 1-7). Această metodă este mai puțin precisă, dar este cea mai simplă și convenabilă pentru utilizarea practică în calculele rezistenței de proiectare și verificare.
În activitatea birourilor de proiectare și în calculul pieselor mașinii, atât diferențiate, cât și. metode tabulare, precum și combinația acestora. Masa 4 - 6 arată tensiunile admisibile pentru piesele turnate atipice, pentru care nu au fost dezvoltate metode speciale de calcul și solicitările corespunzătoare acestora. Părțile tipice (de exemplu, roți dințate și melcate, scripeți) ar trebui calculate conform metodelor date în secțiunea corespunzătoare a manualului sau a literaturii speciale.
Tensiunile admisibile menționate sunt destinate calculelor aproximative numai pentru sarcinile de bază. Pentru calcule mai precise, luând în considerare încărcările suplimentare (de exemplu, dinamice), valorile tabulare ar trebui să fie mărite cu 20 - 30%.
Tensiunile admisibile sunt date fără a lua în considerare concentrația de tensiune și dimensiunile piesei, calculate pentru probele de oțel lustruit netede cu diametrul de 6-12 mm și pentru piesele turnate din fontă rotundă netratate cu diametrul de 30 mm. Când se determină cele mai mari tensiuni din partea calculată, tensiunile nominale σ nom și τ nom trebuie să fie înmulțite cu factorul de concentrație k σ sau k τ:
1. Tensiuni admise *
pentru oțeluri carbon de calitate obișnuită, laminate la cald
| Marca deveni | Stres admisibil **, MPa | |||||||||||||
| tensiune [σ p] | îndoire [σ din] | torsiune [τ cr] | la tăiere [τ cf] | la zdrobire [σ cm] | ||||||||||
| Eu | II | III | Eu | II | III | Eu | II | III | Eu | II | III | Eu | 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 Determinarea tensiunilor admisibile în calculele de rezistență. NIIMash, M., 1974.
** Tipul de încărcare este indicat cu cifre romane: I - static; II - variabilă care funcționează de la zero la maxim, de la maxim la zero (pulsant); III - alternativ (simetric).
2. Proprietăți mecanice și solicitări admisibile
oțeluri structurale de calitate carbon
3. Proprietăți mecanice și solicitări admisibile
oțeluri structurale aliate
4. Proprietăți mecanice și solicitări admisibile
pentru piese turnate din oțeluri carbon și aliaje
5. Proprietăți mecanice și solicitări admisibile
pentru piesele turnate din fier gri
6. Proprietăți mecanice și solicitări admisibile
pentru piese turnate din fontă ductilă
7. Tensiuni admisibile pentru piesele din plastic
Pentru oțeluri ductile (ne-întărite) la solicitări statice (tipul de sarcină I), factorul de concentrație nu este luat în considerare. Pentru oțelurile omogene (σ в> 1300 MPa, precum și în cazul funcționării lor la temperaturi scăzute), factorul de concentrație, în prezența concentrației de solicitare, este, de asemenea, introdus în calculul sub sarcini Eu a formei (k> 1). Pentru oțelurile ductile sub acțiunea sarcinilor alternative și în prezența concentrației de solicitare, trebuie luate în considerare aceste solicitări.
Pentru fontăîn majoritatea cazurilor, factorul de concentrație a tensiunii este aproximativ egal cu unitatea pentru toate tipurile de sarcini (I - III). La calcularea rezistenței pentru a lua în considerare dimensiunile piesei, solicitările tabulare admise pentru piesele turnate ar trebui să fie înmulțite cu un factor de scală egal cu 1,4 ... 5.
Dependențe empirice aproximative ale limitelor de oboseală pentru cazurile de încărcare cu un ciclu simetric:
pentru oțelurile cu carbon:
- la îndoire, σ -1 = (0,40 ÷ 0,46) σ c;
σ -1р = (0,65 ÷ 0,75) σ -1;
- la răsucire, τ -1 = (0,55 ÷ 0,65) σ -1;
pentru oțelurile aliate:
- la îndoire, σ -1 = (0,45 ÷ 0,55) σ in;
- când este întins sau comprimat, σ -1р = (0,70 ÷ 0,90) σ -1;
- la răsucire, τ -1 = (0,50 ÷ 0,65) σ -1;
pentru turnarea oțelului:
- la îndoire, σ -1 = (0,35 ÷ 0,45) σ in;
- când este întins sau comprimat, σ -1р = (0,65 ÷ 0,75) σ -1;
- la răsucire, τ -1 = (0,55 ÷ 0,65) σ -1.
Proprietăți mecanice și solicitări admise ale fontei antifricțiune:
- rezistență maximă la îndoire 250 ÷ 300 MPa,
- solicitări de îndoire admisibile: 95 MPa pentru I; 70 MPa - II: 45 MPa - III, unde I. II, III - denumiri ale tipurilor de sarcină, a se vedea tabelul. unu.
Tensiuni de tracțiune și compresiune permise aproximativ pentru metalele neferoase. MPa:
- 30 ... 110 - pentru cupru;
- 60 ... 130 - alamă;
- 50 ... 110 - bronz;
- 25 ... 70 - aluminiu;
- 70 ... 140 - duraluminiu.
Tabelul 2.4
Figura 2.22
Figura 2.18
Figura 2.17
Orez. 2.15
Pentru încercările la tracțiune, se folosesc mașini de testat la tracțiune, care permit înregistrarea unei diagrame în coordonatele „sarcină - alungire absolută” în timpul testului. Natura diagramei de tracțiune depinde de proprietățile materialului de testat și de viteza de deformare. O vedere tipică a unei astfel de diagrame pentru oțelul ușor sub aplicare de sarcină statică este prezentată în Fig. 2.16.
Să luăm în considerare secțiunile și punctele caracteristice ale acestei diagrame, precum și etapele corespunzătoare de deformare a eșantionului:
OA - Legea lui Hooke este corectă;
AB - au apărut deformări reziduale (plastice);
ВС - deformările plastice cresc;
SD - aria de randament (deformarea crește sub sarcină constantă);
DC - zona de întărire (materialul capătă din nou capacitatea de a crește rezistența la deformări suplimentare și percepe o forță crescândă până la o anumită limită);
Punctul K - testul a fost oprit și proba a fost descărcată;
KN - linie de descărcare;
NKL - linia de încărcare repetată a specimenului (KL - secțiunea de întărire);
LM - secțiunea căderii de sarcină, în acest moment apare așa-numitul gât pe eșantion - îngustare locală;
Punctul M - pauză de eșantion;
După rupere, proba arată ca cea prezentată în Figura 2.17. Resturile pot fi pliate și lungimea după testul ℓ 1 și diametrul gâtului d 1 pot fi măsurate.
Ca rezultat al procesării diagramei de tracțiune și măsurării eșantionului, obținem o serie de caracteristici mecanice, care pot fi împărțite în două grupe - caracteristici de rezistență și caracteristici de plasticitate.
Caracteristici de rezistență
Limita proportionala:
Cel mai mare stres la care este valabilă legea lui Hooke.
Rezistența la randament:
Cea mai mică tensiune la care specimenul se deformează sub o forță de tracțiune constantă.
Rezistența la tracțiune (rezistență finală):
Cel mai mare stres observat în timpul testului.
Tensiunea de rupere:
Tensiunea de tracțiune determinată în acest mod este foarte arbitrară și nu poate fi utilizată ca o caracteristică a proprietăților mecanice ale oțelului. Convenția este că a fost obținută prin împărțirea forței în momentul ruperii la aria secțiunii transversale inițiale a eșantionului și nu la aria reală la rupere, care este mult mai mică decât cea inițială datorată formării gâtului. .
Caracteristicile de plasticitate
Amintiți-vă că plasticitatea este capacitatea unui material de a se deforma fără distrugere. Caracteristicile de plasticitate sunt deformative, prin urmare, ele sunt determinate în funcție de datele de măsurare ale probei după fractură:
∆ℓ os = ℓ 1 - ℓ 0 - alungire reziduală,
- zona gâtului.
Alungirea după rupere:
. (2.25)
Această caracteristică depinde nu numai de material, ci și de raportul dintre dimensiunile probei. De aceea eșantioanele standard au un raport fix ℓ 0 = 5d 0 sau ℓ 0 = 10d 0 și valoarea lui δ este întotdeauna dată cu un indice - δ 5 sau δ 10, cu δ 5> δ 10.
Constricție relativă după rupere:
. (2.26)
Lucrări specifice de deformare:
unde A este munca cheltuită pentru distrugerea eșantionului; se găsește ca zona delimitată de diagrama de întindere și abscisă (aria figurii OABCDKLMR). Lucrarea specifică de deformare caracterizează capacitatea unui material de a rezista la impactul unei sarcini.
Dintre toate caracteristicile mecanice obținute în timpul testării, principalele caracteristici de rezistență sunt tensiunea de curgere σt și rezistența finală σpc, iar principalele caracteristici ale plasticității sunt alungirea relativă δ și îngustarea relativă ψ după rupere.
Descărcarea și reîncărcarea
La descrierea diagramei de tracțiune, s-a indicat că la punctul K testul a fost oprit și proba a fost descărcată. Procesul de descărcare a fost descris printr-o linie dreaptă KN (Fig. 2.16), paralelă cu secțiunea rectilinie a diagramei OA. Aceasta înseamnă că alungirea probei ∆ℓ ′ P, obținută înainte de începerea descărcării, nu dispare complet. Partea dispărută a alungirii din diagramă este reprezentată de segmentul NQ, restul - de segmentul ON. În consecință, alungirea totală a probei dincolo de limita elastică constă din două părți - elastic și rezidual (plastic):
∆ℓ ′ П = ∆ℓ ′ pachet + ∆ℓ ′ oss.
Aceasta va continua până când eșantionul se va rupe. După rupere, componenta elastică a alungirii totale (segmentul ∆ℓ yn) dispare. Alungirea permanentă este reprezentată de segmentul ∆ℓ ax. Dacă încărcarea este oprită și proba este descărcată în secțiunea OB, procesul de descărcare va fi descris de o linie care coincide cu linia de încărcare - deformarea este pur elastică.
La încărcarea repetată a unui specimen de lungime ℓ 0 + ∆ℓ ′, axa liniei de încărcare coincide practic cu linia de descărcare NK. Limita proporțională a crescut și a devenit egală cu tensiunea de la care s-a efectuat descărcarea. Mai mult, linia dreaptă NK a trecut în curba KL fără o zonă de randament. Partea diagramei din stânga liniei NK s-a dovedit a fi tăiată, adică originea sa mutat în punctul N. Astfel, ca rezultat al întinderii dincolo de punctul de randament, proba și-a schimbat proprietățile mecanice:
unu). limita proporțională a crescut;
2). platforma de fluiditate a dispărut;
3). alungirea scăzută după rupere.
Această modificare a proprietăților se numește munca întărită.
În timpul întăririi lucrului, proprietățile elastice cresc și plasticitatea scade. În unele cazuri (de exemplu, în timpul prelucrării), fenomenul de întărire a muncii este nedorit și este eliminat prin tratament termic. În alte cazuri, este creat artificial pentru a îmbunătăți elasticitatea pieselor sau structurilor (prelucrarea cu arcuri împușcate sau tragerea cablurilor mașinilor de ridicat).
Diagramele de stres
Pentru a obține o diagramă care caracterizează proprietățile mecanice ale materialului, diagrama primară de tensiune în coordonatele P - ∆ℓ este rearanjată în coordonatele σ - ε. Deoarece ordonatele σ = Р / F și abscisele σ = ∆ℓ / ℓ sunt obținute prin împărțirea la constante, diagrama are aceeași formă ca și cea originală (Fig. 2.18, a).
Se poate vedea din diagrama σ - ε că
acestea. modulul elasticității normale este egal cu tangenta unghiului de înclinare a secțiunii drepte a diagramei față de axa abscisei.
Este convenabil să se determine așa-numita tensiune condițională de randament din diagrama tensiunii. Faptul este că majoritatea materialelor structurale nu au o suprafață de randament - o linie dreaptă se transformă lin într-o curbă. În acest caz, tensiunea la care alungirea reziduală relativă este de 0,2% este luată ca valoare a punctului de randament (condițional). În fig. 2.18, b arată cum se determină valoarea efortului de randament convențional σ 0,2. Punctul de randament σ t, determinat în prezența unei zone de randament, este adesea numit fizic.
Secțiunea descendentă a diagramei este arbitrară, deoarece aria secțiunii transversale reale a eșantionului după gât este mult mai mică decât aria inițială peste care sunt determinate coordonatele diagramei. Puteți obține stresul adevărat dacă magnitudinea forței în fiecare moment al timpului P t este împărțită la aria secțiunii transversale efective în același moment al timpului F t:
În fig. 2.18, a, aceste solicitări corespund liniei punctate. Până la puterea supremă, S și σ coincid practic. În momentul ruperii, adevărata tensiune depășește în mod semnificativ atât rezistența finală σpc, și cu atât mai mult stresul în momentul rupturii σp. Să exprimăm aria gâtului F 1 în termeni de ψ și să găsim S p.
Þ Þ 
.
Pentru oțelul ductil ψ = 50 - 65%. Dacă luăm ψ = 50% = 0,5, atunci obținem S p = 2σ p, adică adevăratul stres este cel mai mare în momentul rupturii, ceea ce este destul de logic.
2.6.2. Test de compresie a diferitelor materiale
Testarea la compresie oferă mai puține informații despre proprietățile materialului decât testarea la tracțiune. Cu toate acestea, este absolut necesar să se caracterizeze proprietățile mecanice ale materialului. Se efectuează pe probe sub formă de cilindri, a căror înălțime nu depășește 1,5 diametre sau pe probe sub formă de cuburi.
Luați în considerare diagramele de compresie ale oțelului și fontei. Pentru claritate, le vom descrie într-o singură figură cu diagramele de tracțiune ale acestor materiale (Figura 2.19). În primul trimestru, există diagrame de tensiune, iar în al treilea, diagrame de compresie.
La începutul încărcării, diagrama de compresie a oțelului este o linie dreaptă înclinată cu aceeași pantă ca în tensiune. Apoi, diagrama trece în zona de randament (zona de randament nu este la fel de pronunțată ca în timpul întinderii). Mai mult, curba se îndoaie ușor și nu se rupe, deoarece specimenul de oțel nu se prăbușește, ci doar se aplatizează. Modulul de elasticitate al oțelului E în compresie și tensiune este același. Stresul de randament σ t + = σ t - este, de asemenea, același. Este imposibil să se obțină rezistența maximă în compresie, la fel cum este imposibil să se obțină caracteristicile plasticității.
Diagramele de tensiune și compresie din fontă au o formă similară: sunt îndoite de la bun început și se rup atunci când se atinge sarcina maximă. Cu toate acestea, fonta funcționează mai bine pentru compresie decât pentru tensiune (σ albină - = 5 σ beck +). Rezistența la tracțiune σ albina este singura caracteristică mecanică a fontei obținută la un test de compresie.
Fricțiunea care apare în timpul testului între plăcile mașinii și capetele specimenului are un efect semnificativ asupra rezultatelor testului și asupra naturii fracturii. Un eșantion cilindric de oțel are o formă de butoi (fig. 2.20, a), fisurile apar în cubul de fontă la un unghi de 45 0 față de direcția sarcinii. Dacă excludem influența fricțiunii prin ungerea capetelor eșantionului cu parafină, fisurile vor apărea în direcția sarcinii și cea mai mare forță va fi mai mică (Figura 2.20, b și c). Majoritatea materialelor fragile (beton, piatră) eșuează la compresiune la fel ca fonta și au un model de compresie similar.
Este de interes să testați lemnul - anizotrop, adică având rezistență diferită în funcție de direcția forței în raport cu direcția fibrelor, materialului. Plasticele din fibră de sticlă din ce în ce mai utilizate sunt, de asemenea, anizotrope. Când este comprimat de-a lungul bobului, lemnul este mult mai puternic decât atunci când este comprimat pe bob (curbele 1 și 2 din Figura 2.21). Curba 1 este similară cu curbele de compresie pentru materialele fragile. Distrugerea are loc datorită deplasării unei părți a cubului față de cealaltă (Figura 2.20, d). Când este comprimat peste fibre, lemnul nu este distrus, ci comprimat (Fig. 2.20, e).
În timpul testării la tracțiune a unei probe de oțel, am constatat o modificare a proprietăților mecanice ca urmare a întinderii înainte de apariția unor deformări permanente vizibile - întărirea muncii. Să vedem cum se comportă specimenul după întărirea muncii în timpul testului de compresie. În Figura 2.19, diagrama este prezentată cu o linie punctată. Compresia urmează curba NC 2 L 2, care este situată deasupra diagramei de compresie a specimenului neîntărit OC 1 L 1, și aproape paralel cu acesta din urmă. După întărirea muncii prin tensiune, limitele de proporționalitate și rezistența la randament în compresiune scad. Acest fenomen se numește efectul Bauschinger după omul de știință care l-a descris pentru prima dată.
2.6.3. Determinarea durității
Un test mecanic și tehnologic foarte comun este determinarea durității. Acest lucru se datorează vitezei și simplității unor astfel de teste și valorii informațiilor obținute: duritatea caracterizează starea suprafeței piesei înainte și după prelucrare (stingere, nitrurare etc.), poate fi utilizată pentru a judeca indirect valoarea puterii ultime.
Duritatea materialului numită capacitatea de a rezista pătrunderii mecanice în ea a unui alt corp, mai solid. Cantitățile care caracterizează duritatea se numesc numere de duritate. Determinate prin metode diferite, acestea sunt diferite ca dimensiune și dimensiune și sunt întotdeauna însoțite de o indicație a metodei pentru determinarea lor.
Cea mai comună metodă este Brinell. Testul constă în apăsarea unei bile de oțel călit cu diametrul D în probă (Figura 2.22, a). Mingea este păstrată o perioadă de timp sub o sarcină P, ca urmare a cărei suprafață este lăsată o amprentă (gaură) cu diametrul d. Raportul dintre sarcina în kN și suprafața indentării în cm 2 se numește numărul de duritate Brinell
. (2.30)
Pentru a determina numărul de duritate Brinell, se utilizează dispozitive speciale de testare, diametrul de indentare este măsurat cu un microscop portabil. De obicei, HB nu este numărat prin formula (2.30), ci se găsește din tabele.
Folosind numărul de duritate HB, este posibil să se obțină o valoare aproximativă a rezistenței finale a unor metale fără a sparge proba, deoarece există o relație liniară între σ albină și HB: σ albină = k ∙ HB (pentru oțel moale k = 0,36, pentru oțel de înaltă rezistență k = 0,33, pentru fontă k = 0,15, pentru aliajele de aluminiu k = 0,38, pentru titan aliaje k = 0,3).
O metodă foarte convenabilă și răspândită pentru determinarea durității de Rockwell... Această metodă utilizează un conic de diamant de 120 de grade cu o rază de 0,2 mm sau o bilă de oțel cu un diametru de 1,5875 mm (1/16 inch) ca indentare care este presată în specimen. Testul se efectuează conform schemei prezentate în Fig. 2.22, b. Mai întâi, conul este presat cu o preîncărcare P 0 = 100 N, care nu este îndepărtată până la sfârșitul testului. Cu această sarcină, conul este scufundat la o adâncime de h 0. Apoi, sarcina completă P = P 0 + P 1 se aplică conului (două opțiuni: A - P 1 = 500 H și C - P 1 = 1400 H), în timp ce adâncimea de indentare crește. După îndepărtarea sarcinii principale P 1, adâncimea h 1 rămâne. Adâncimea de indentare obținută datorită sarcinii principale P 1, egală cu h = h 1 - h 0, caracterizează duritatea Rockwell. Numărul de duritate este determinat de formulă
, (2.31)
unde 0,002 este împărțirea la scară a indicatorului de testare a durității.
Există și alte metode de determinare a durității (Vickers, Shore, microhardness), care nu sunt luate în considerare aici.
Pentru a evalua rezistența elementelor structurale, sunt introduse conceptele de solicitări de funcționare (proiectare), solicitări finale, solicitări admisibile și margini de siguranță. Acestea sunt calculate în funcție de dependențele prezentate în clauzele 4.2, 4.3.
Tensiuni de lucru (proiectare) și caracterizează starea de solicitare a elementelor structurale sub acțiunea unei sarcini operaționale.
Limitarea stresurilor lim și lim caracterizează proprietățile mecanice ale materialului și sunt periculoase pentru un element structural în ceea ce privește rezistența acestuia.
Tensiuni admisibile [ ] și [ ] sunt sigure și asigură rezistența elementului structural în condițiile de funcționare date.
Marjă de siguranță n stabilește raportul dintre solicitările limitate și admisibile, ținând seama de impactul negativ asupra puterii diferiților factori neevaluabili.
Pentru funcționarea în siguranță a părților mecanismelor, este necesar ca solicitările maxime care apar în secțiunile încărcate să nu depășească valoarea admisă pentru un anumit material:
; 
,
Unde 
și 
- cele mai mari tensiuni (normale și tangențiale ) în secțiunea periculoasă; 
și 
- valorile admise ale acestor solicitări.
Cu rezistență complexă, se determină tensiuni echivalente 
într-o secțiune periculoasă. Starea de rezistență are forma
.
Tensiunile admisibile sunt determinate în funcție de solicitările limitative
limși
lim obținut în timpul încercărilor de material: sub sarcini statice - rezistență finală 
și τ
ÎN pentru materiale fragile, rezistență la randament 
și τ
T pentru materiale plastice; la sarcini ciclice - limită de rezistență 
și τ
r :
; 
.
Factor de securitate 
numit pe baza experienței în proiectarea și funcționarea structurilor similare.
Pentru piesele și mecanismele mașinilor care funcționează sub sarcini ciclice și care au o durată de viață limitată, calculul tensiunilor admisibile se efectuează în funcție de dependențe:
; 
,
Unde 
- coeficientul duratei de viață, luând în considerare durata de viață specificată.
Calculați coeficientul de durabilitate în funcție de dependență
,
Unde 
- numărul de bază al ciclurilor de testare pentru un material dat și tipul de deformare; 
- numărul de cicluri de încărcare a piesei, corespunzător unei durate de viață date; m
- un indicator al gradului curbei de rezistență.
La proiectarea elementelor structurale, se utilizează două metode de calcul al rezistenței:
calculul proiectării tensiunilor admisibile pentru a determina dimensiunile de bază ale structurii;
calcul de verificare pentru a evalua performanța unei structuri existente.
5.5. Exemple de calcul
5.5.1. Calculul barelor în trepte pentru rezistența statică
R
= 160 MPa și 
= 100 MPa.
Pentru fiecare dintre schemele prezentate, determinăm:
1. Tipul de deformare:
cx. 1 - întindere; cx. 2 - torsiune; cx. 3 - curbă pură.
2. Factorul de forță intern:
cx. 1 - puterea normală
N = 2F = 2800 = 1600 H;
cx. 2 - cuplu М Х = T = 2Fh = 280010 = 16000 N mm;
cx. 3 - moment de încovoiere M = 2Fh = 280010 = 16000 N mm.
3. Tipul de solicitări și amploarea acestora în secțiunile A și B:
cx. 1 - normal 
:
MPa;
MPa;
cx. 2 - tangente 
:
MPa;
MPa;
cx. 3 - normal 
:
MPa;
MPa.
4. Care dintre diagramele de solicitare corespunde fiecărei scheme de încărcare:
cx. 1 - ep. 3; cx. 2 - ep. 2; cx. 3 - ep. unu.
5. Îndeplinirea condiției de rezistență:
cx. 1 - condiția este îndeplinită: 
MPa 
MPa;
cx. 2 - condiția nu este îndeplinită: 
MPa 
MPa;
cx. 3 - condiția nu este îndeplinită: 
MPa 
MPa.
6. Diametrul minim admisibil care asigură îndeplinirea condiției de rezistență:
cx. 2: 
mm;
cx. 3: 
mm
7. Forța maximă admisibilăFdin starea de rezistență:
cx. 2: 
H;
cx. 3: 
N.
Calculatorul online determină calculul tensiuni admisibile σîn funcție de temperatura de proiectare pentru diferite tipuri de materiale de următoarele tipuri: oțel carbon, oțel crom, oțel austenitic, oțel austenit-feritic, aluminiu și aliajele sale, cupru și aliajele sale, titan și aliajele sale în conformitate cu GOST-52857.1- 2007.
Ajutor pentru dezvoltarea site-ului proiectului
Stimate vizitator al site-ului.
Dacă nu ați putut găsi ceea ce căutați - asigurați-vă că scrieți despre asta în comentarii, care lipsesc acum pe site. Acest lucru ne va ajuta să înțelegem în ce direcție trebuie să mergem, iar alți vizitatori vor putea obține materialul necesar în curând.
Dacă site-ul s-a dovedit a fi util pentru Vama, donați site-ul proiectului doar 2 ₽și vom ști că ne îndreptăm în direcția cea bună.
Vă mulțumesc că nu ați trecut pe aici!
I. Metoda de calcul:
Tensiunile admisibile au fost determinate conform GOST-52857.1-2007.
pentru oțelurile cu carbon și slab aliate
St3, 09G2S, 16GS, 20, 20K, 10, 10G2, 09G2, 17GS, 17G1S, 10G2S1:- La temperaturi de proiectare sub 20 ° C, se presupune că solicitările admise sunt aceleași ca la 20 ° C, sub rezerva utilizării admise a materialului la această temperatură.
- Pentru oțel de calitate 20 la R e / 20
- Pentru oțel de calitate 10G2 la R p0.2 / 20
- Pentru clasele de oțel 09G2S, 16GS, clasele de rezistență 265 și 296 în conformitate cu GOST 19281, solicitările admisibile, indiferent de grosimea foii, sunt determinate pentru grosimi peste 32 mm.
- Tensiunile admise situate sub linia orizontală sunt valabile pentru o resursă de cel mult 10 5 ore. Pentru o durată de viață estimată de până la 2 * 10 5 ore, tensiunea admisibilă situată sub linia orizontală este înmulțită cu un factor: pentru oțel carbon cu 0,8; pentru oțelul cu mangan cu 0,85 la o temperatură< 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.
pentru oțelurile cu crom rezistente la căldură
12XM, 12MX, 15XM, 15X5M, 15X5M-U:- La temperaturi de proiectare sub 20 ° C, se presupune că solicitările admise sunt aceleași ca la 20 ° C, cu condiția ca materialul să fie utilizat la o temperatură dată.
- Pentru temperaturile intermediare ale pereților de proiectare, tensiunea admisibilă este determinată prin interpolare liniară cu rezultate rotunjite la 0,5 MPa în jos.
- Tensiunile admise situate sub linia orizontală sunt valabile pentru o resursă de 10 5 ore. Pentru o durată de viață estimată de până la 2 * 10 5 ore, tensiunea admisibilă situată sub linia orizontală este înmulțită cu un factor de 0,85.
pentru oțeluri rezistente la căldură, rezistente la căldură și rezistente la coroziune din clasa austenitică
03X21H21М4GB, 03X18H11, 03X17H14M3, 08X18H10T, 08X18H12T, 08X17H13M2T, 08X17H15M3T, 12X18H10T, 12X18H12T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, 10X14Г14H4:- Pentru temperaturile intermediare ale pereților de proiectare, tensiunea admisibilă este determinată prin interpolare a celor două valori apropiate indicate în tabel, cu rezultatele rotunjite la 0,5 MPa către o valoare mai mică.
- Pentru forjări din oțel de 12X18H10T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, tensiunile admisibile la temperaturi de până la 550 ° C sunt înmulțite cu 0,83.
- Pentru produsele lungi din oțel de 12X18H10T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, tensiunile admisibile la temperaturi de până la 550 ° C sunt înmulțite cu raportul (R * p0.2 / 20) / 240.
(R * p0.2 / 20 - stresul de producție al materialului produselor lungi este determinat în conformitate cu GOST 5949). - Pentru forjări și secțiuni laminate din oțel 08X18H10T, tensiunile admisibile la temperaturi de până la 550 ° C sunt înmulțite cu 0,95.
- Pentru piesele forjate din oțel de calitate 03X17H14M3, tensiunile admise se înmulțesc cu 0,9.
- Pentru forjările din oțel grad 03X18H11, tensiunile admise se înmulțesc cu 0,9; pentru produsele lungi din oțel grad 03X18H11, tensiunile admisibile sunt înmulțite cu 0,8.
- Pentru țevile din oțel de calitate 03X21N21M4GB (ZI-35), tensiunile admise se înmulțesc cu 0,88.
- Pentru forjări din oțel de calitate 03X21N21M4GB (ZI-35), tensiunile admise se înmulțesc cu raportul (R * p0.2 / 20) / 250.
(R * p0.2 / 20 este punctul de randament al materialului forjat, determinat în conformitate cu GOST 25054). - Tensiunile admise situate sub linia orizontală sunt valabile pentru o resursă de cel mult 10 5 ore.
Pentru o durată de viață estimată de până la 2 * 10 5 h, tensiunea admisibilă situată sub linia orizontală este înmulțită cu un factor de 0,9 la o temperatură< 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.
pentru oțelurile rezistente la căldură, rezistente la căldură și rezistente la coroziune din clasa austenitic și austenitic-feritic
08X18G8N2T (KO-3), 07X13AG20 (ChS-46), 02X8N22S6 (EP-794), 15X18N12S4TYu (EI-654), 06XN28MDT, 03XN28MDT, 08X22N6T, 08X21N6M2T:- La temperaturi de proiectare sub 20 ° C, se presupune că solicitările admise sunt aceleași ca la 20 ° C, sub rezerva utilizării admise a materialului la această temperatură.
- Pentru temperaturile intermediare ale peretelui de proiectare, tensiunea admisibilă este determinată prin interpolare a celor două valori apropiate indicate în acest tabel, rotunjite la 0,5 MPa către o valoare mai mică.
pentru aluminiu și aliajele sale
A85M, A8M, ADM, AD0M, AD1M, AMtsSM, AMr2M, AMr3M, AMr5M, AMr6M:- Tensiunile admisibile sunt date pentru aluminiu și aliajele sale în stare de recoacere.
- Tensiunile admisibile sunt date pentru grosimile foilor și plăcilor de aluminiu clasele A85M, A8M nu mai mult de 30 mm, alte grade - nu mai mult de 60 mm.
pentru cupru și aliajele sale
M2, M3, M3r, L63, LS59-1, LO62-1, LZhMts 59-1-1:- Tensiunile admise sunt date pentru cupru și aliajele sale în stare de recoacere.
- Tensiunile admisibile sunt date pentru grosimile foii de la 3 la 10 mm.
- Pentru valorile intermediare ale temperaturilor peretelui proiectat, tensiunile admisibile sunt determinate prin interpolare liniară cu rezultatele rotunjite la 0,1 MPa în jos.
pentru titan și aliajele sale
VT1-0, OT4-0, AT3, VT1-00:- La temperaturi de proiectare sub 20 ° C, se presupune că solicitările admise sunt aceleași ca la 20 ° C, cu condiția ca materialul să poată fi utilizat la o temperatură dată.
- Pentru forjări și tije, eforturile admise se înmulțesc cu 0,8.
II. Definiții și notație:
R e / 20 - valoarea minimă a punctului de randament la o temperatură de 20 ° C, MPa; R p0.2 / 20 - valoarea minimă a punctului de randament convențional la o alungire reziduală de 0,2% la o temperatură de 20 ° C, MPa. admisibil
stres - cele mai mari tensiuni care pot fi tolerate într-o structură, cu condiția să fie sigură, fiabilă și durabilă. Valoarea efortului admisibil este stabilită prin împărțirea rezistenței la tracțiune, a rezistenței la curgere etc., la o valoare mai mare decât una, numită factorul de siguranță. calculat
temperatura este temperatura peretelui echipamentului sau a conductei, egală cu valoarea medie aritmetică maximă a temperaturilor pe suprafețele sale exterioare și interioare într-o singură secțiune în condiții normale de funcționare (pentru părțile vaselor reactorului nuclear, temperatura de proiectare este determinată luând în considerare eliberarea căldurii ca valoare integrală medie a distribuției temperaturii peste grosimea peretelui vasului (PNAE G-7-002-86, clauza 2.2; PNAE G-7-008-89, apendicele 1).
Temperatura de proiectare
- , clauza 5.1. Temperatura de proiectare este utilizată pentru a determina caracteristicile fizice și mecanice ale materialului și solicitările admisibile, precum și la calcularea rezistenței, ținând seama de efectele temperaturii.
- , punctul 5.2. Temperatura de proiectare este determinată pe baza calculelor de inginerie termică sau a rezultatelor încercărilor sau a experienței de funcționare a unor nave similare.
- Cea mai ridicată temperatură a peretelui este luată ca temperatura de proiectare a peretelui vasului sau aparatului. La temperaturi sub 20 ° C, temperatura de 20 ° C este luată ca temperatură de proiectare la determinarea tensiunilor admisibile.
- , punctul 5.3. Dacă este imposibil să efectuați calcule sau măsurători termice și dacă în timpul funcționării temperatura peretelui crește la temperatura mediului în contact cu peretele, atunci cea mai mare temperatură a mediului ar trebui luată ca temperatură de proiectare, dar nu sub 20 ° C.
- La încălzirea cu flacără deschisă, gaze de eșapament sau încălzitoare electrice, temperatura de proiectare este considerată egală cu temperatura mediului, crescută cu 20 ° C la încălzire închisă și cu 50 ° C cu încălzire directă, dacă nu mai există date precise.
- , punctul 5.4. Dacă o navă sau un aparat este acționat în mai multe condiții diferite de încărcare sau diferite elemente ale aparatului funcționează în condiții diferite, poate fi determinată o temperatură de proiectare specifică pentru fiecare mod (GOST-52857.1-2007, p. 5).
III. Notă:
Blocul de date sursă este evidențiat în galben, blocul de calcule intermediare este evidențiat în albastru, blocul decizional este evidențiat în verde.
