Belirlemenizi sağlar nihai stres(), burada numune malzemesi doğrudan tahrip edilir veya içinde büyük plastik deformasyonlar meydana gelir.
Mukavemet hesaplamalarında nihai stres
Gibi nihai gerilim Mukavemet hesaplamalarında aşağıdakiler kabul edilir:
akma dayanımı plastik bir malzeme için (plastik bir malzemenin imhasının, içinde gözle görülür plastik deformasyonlar göründüğünde başladığına inanılmaktadır)
,
gerilme direnci değeri farklı olan kırılgan malzeme için:
Gerçek bir parça sağlamak için boyutlarını ve malzemesini, çalışma sırasında bir noktada meydana gelen maksimum değerin sınırdan az olacağı şekilde seçmek gerekir:
Ancak bir parçada hesaplanan en yüksek gerilim, nihai gerilime yakın olsa bile, parçanın mukavemeti henüz garanti edilemez.
Parçaya etki eden parçanın yeterince doğru monte edilememesi,
Bir parçadaki tasarım gerilmeleri bazen yalnızca yaklaşık olarak hesaplanabilir,
Gerçek ve hesaplanan özellikler arasında sapmalar mümkündür.
Parça bir tasarımla tasarlanmalıdır Emniyet faktörü:
.
N ne kadar büyükse parçanın o kadar güçlü olduğu açıktır. Ancak çok büyük Emniyet faktörü malzeme israfına yol açar, bu da parçayı ağır ve ekonomik olmayan hale getirir.
Yapının amacına bağlı olarak gerekli güvenlik faktörü oluşturulur.
Güç durumu: Parçanın mukavemetinin sağlandığı kabul edilir. İfadeyi kullanma , hadi yeniden yazalım güç durumu gibi:
Buradan başka bir kayıt biçimi alabilirsiniz mukavemet koşulları:
Son eşitsizliğin sağ tarafındaki ilişkiye denir izin verilen voltaj:
Çekme ve sıkıştırma sırasındaki sınırlayıcı ve dolayısıyla izin verilen gerilmeler farklıysa, bunlar ve ile gösterilir. Konseptin kullanılması izin verilen voltaj, Olabilmek güç durumuşu şekilde formüle edin: bir parçanın gücü, içinde ne olursa olsun sağlanır en yüksek voltaj aşmaz izin verilen voltaj.
Makine mühendisliğinde izin verilen gerilmeleri belirlemek için aşağıdaki temel yöntemler kullanılır.
1. Farklılaştırılmış güvenlik faktörü, malzemenin güvenilirliğini, parçanın sorumluluk derecesini, hesaplama formüllerinin doğruluğunu ve aktif kuvvetler ve parçaların çalışma koşullarını belirleyen diğer faktörler.
2. Tablo şeklinde - izin verilen voltajlar standartlara göre alınır, tablolar şeklinde sistemleştirilir
(Tablo 1 - 7). Bu yöntem daha az doğrudur ancak tasarım ve test mukavemeti hesaplamalarında pratik kullanım için en basit ve en uygun yöntemdir.
Tasarım bürolarının çalışmalarında ve makine parçalarının hesaplamalarında hem farklılaştırılmış hem de tablo yöntemleri ve bunların kombinasyonları. Masada Şekil 4 - 6, özel hesaplama yöntemlerinin ve karşılık gelen izin verilen gerilimlerin geliştirilmediği standart dışı döküm parçalar için izin verilen gerilimleri göstermektedir. Tipik parçalar (örneğin dişliler ve sonsuz dişliler, kasnaklar), referans kitabının veya özel literatürün ilgili bölümünde verilen yöntemler kullanılarak hesaplanmalıdır.
Verilen izin verilen gerilimler yalnızca temel yükler için yaklaşık hesaplamalar amaçlıdır. Ek yükleri (örneğin dinamik) hesaba katan daha doğru hesaplamalar için tablo değerlerinin% 20 - 30 oranında arttırılması gerekir.
İzin verilen gerilimler, 6-12 mm çapındaki pürüzsüz cilalı çelik numuneler ve 30 mm çapındaki işlenmemiş yuvarlak dökme demir dökümler için hesaplanan, parçanın gerilim konsantrasyonu ve boyutları dikkate alınmadan verilmiştir. Hesaplanan parçadaki en yüksek gerilimleri belirlerken, σ nom ve τ nom nominal gerilimlerini k σ veya k τ konsantrasyon faktörü ile çarpmak gerekir:
1. İzin verilen gerilimler*
Sıcak haddelenmiş durumdaki sıradan kalitedeki karbon çelikleri için
| Marka haline gelmek | İzin verilen gerilim **, MPa | |||||||||||||
| gerilim altında [σ p ] | bükme sırasında [σ itibaren ] | burulma sırasında [τ cr] | keserken [τ avg ] | sıkıştırmada [σ cm] | ||||||||||
| BEN | II | III | BEN | II | III | BEN | II | III | BEN | II | III | BEN | 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 |
* Gorsky A.I.. Ivanov-Emin E.B.. Karenovsky A.I. Mukavemet hesaplamalarında izin verilen gerilmelerin belirlenmesi. NIIMash, M., 1974.
** Romen rakamları yükün türünü gösterir: I - statik; II - sıfırdan maksimuma, maksimumdan sıfıra kadar çalışan değişken (titreşimli); III - alternatif (simetrik).
2. Mekanik özellikler ve izin verilen gerilmeler
karbon kalitesinde yapı çelikleri
3. Mekanik özellikler ve izin verilen gerilimler
alaşımlı yapı çelikleri
4. Mekanik özellikler ve izin verilen gerilimler
karbon ve alaşımlı çeliklerden yapılan dökümler için
5. Mekanik özellikler ve izin verilen gerilmeler
gri dökme demir dökümler için
6. Mekanik özellikler ve izin verilen gerilimler
sfero dökümler için
7. Plastik parçalar için izin verilen gerilimler
İçin sünek (sertleşmemiş) çelikler Statik gerilimler için (I yük tipi), konsantrasyon katsayısı dikkate alınmaz. Homojen çelikler için (σ > 1300 MPa, ayrıca bunların çalışma durumunda Düşük sıcaklık) konsantrasyon katsayısı, stres konsantrasyonunun varlığında, yükler altında hesaplamaya dahil edilir BEN(k > 1) yazın. Değişken yükler altındaki ve gerilim konsantrasyonlarının mevcut olduğu sünek çelikler için bu gerilimler dikkate alınmalıdır.
İçin dökme demirçoğu durumda, tüm yük türleri için gerilim konsantrasyon katsayısı yaklaşık olarak birliğe eşittir (I - III). Parçanın boyutlarını dikkate alarak mukavemeti hesaplarken, döküm parçalar için tablo halinde verilen izin verilen gerilmeler 1,4 ... 5'e eşit bir ölçek faktörü ile çarpılmalıdır.
Simetrik çevrimli yükleme durumları için dayanıklılık sınırlarının yaklaşık ampirik bağımlılıkları:
karbonlu çelikler için:
- eğilirken, σ -1 = (0,40÷0,46)σ inç;
σ -1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- burulma sırasında, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1;
alaşımlı çelikler için:
- eğilirken, σ -1 = (0,45÷0,55)σ inç;
- gerildiğinde veya sıkıştırıldığında, σ -1р = (0,70÷0,90)σ -1;
- burulma sırasında, τ -1 = (0,50÷0,65)σ -1;
çelik döküm için:
- eğilirken, σ -1 = (0,35÷0,45)σ inç;
- gerildiğinde veya sıkıştırıldığında, σ -1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- burulma sırasında, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1.
Sürtünme önleyici dökme demirin mekanik özellikleri ve izin verilen gerilmeler:
- nihai bükülme mukavemeti 250 ÷ 300 MPa,
- izin verilen bükülme gerilmeleri: I için 95 MPa; 70 MPa - II: 45 MPa - III, burada I. II, III, yük türlerinin tanımlarıdır, tabloya bakınız. 1.
Çekme ve basma koşullarında demir dışı metaller için izin verilen yaklaşık gerilimler. MPa:
- 30...110 - bakır için;
- 60...130 - pirinç;
- 50...110 - bronz;
- 25...70 - alüminyum;
- 70...140 - duralümin.
Tablo 2.4
Şekil 2.22
Şekil 2.18
Şekil 2.17
Pirinç. 2.15
Çekme testleri için, test sırasında “yük – mutlak uzama” koordinatlarında bir diyagramın kaydedilmesine olanak sağlayan çekme test makineleri kullanılır. Gerilim-gerinim diyagramının doğası, test edilen malzemenin özelliklerine ve deformasyon hızına bağlıdır. Statik yük uygulaması altında düşük karbonlu çelik için böyle bir diyagramın tipik bir görünümü Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.16.
Bu diyagramın karakteristik bölümlerini ve noktalarını ve ayrıca numune deformasyonunun karşılık gelen aşamalarını ele alalım:
OA – Hooke yasası geçerlidir;
AB – artık (plastik) deformasyonlar ortaya çıktı;
BC – plastik deformasyonlar artar;
SD – akma platosu (sabit yük altında deformasyonda artış meydana gelir);
DC – güçlendirme alanı (malzeme yine daha fazla deformasyona karşı direnci artırma yeteneğini kazanır ve belirli bir sınıra kadar artan kuvveti kabul eder);
K Noktası – test durduruldu ve numune boşaltıldı;
KN – boşaltma hattı;
NKL – numunenin tekrarlanan yükleme hattı (KL – güçlendirme bölümü);
LM, yükün düştüğü alandır, şu anda numunede sözde bir boyun belirir - yerel bir daralma;
M Noktası – numune kopması;
Numune kopmadan sonra yaklaşık olarak Şekil 2.17'de gösterilen görünüme sahiptir. Parçalar katlanabilir ve test ℓ 1'den sonraki uzunluk ve ayrıca d 1 boynunun çapı ölçülebilir.
Çekme diyagramının işlenmesi ve numunenin ölçülmesi sonucunda, iki gruba ayrılabilecek bir dizi mekanik özellik elde ederiz - mukavemet özellikleri ve plastisite özellikleri.
Mukavemet özellikleri
Orantılılık sınırı:
Hooke yasasının geçerli olduğu maksimum voltaj.
Akma dayanımı:
Sabit çekme kuvveti altında numunenin deformasyonunun meydana geldiği en düşük gerilim.
Çekme mukavemeti (geçici mukavemet):
Test sırasında gözlemlenen en yüksek voltaj.
Kopma gerilimi:
Bu şekilde belirlenen kopma gerilimi çok keyfidir ve çeliğin mekanik özelliklerinin bir özelliği olarak kullanılamaz. Konvansiyon, kopma anındaki kuvvetin, numunenin ilk kesit alanına bölünmesiyle elde edilmesi ve kopma sırasındaki gerçek alana göre değil, oluşumu nedeniyle başlangıçtan önemli ölçüde daha az olmasıyla elde edilmesidir. bir boyun.
Plastisite özellikleri
Plastisitenin bir malzemenin kırılmadan deforme olma yeteneği olduğunu hatırlayalım. Plastisite özellikleri deformasyondur, dolayısıyla numunenin kırılma sonrası ölçüm verilerinden belirlenir:
∆ℓ ос = ℓ 1 - ℓ 0 – artık uzama,
– boyun bölgesi.
Kopma sonrası bağıl uzama:
. (2.25)
Bu özellik sadece malzemeye değil aynı zamanda numune boyutlarının oranına da bağlıdır. Standart numunelerin ℓ 0 = 5d 0 veya ℓ 0 = 10d 0 sabit oranına sahip olmasının ve δ değerinin her zaman - δ 5 veya δ 10 ve δ 5 > δ 10 indeksiyle verilmesinin nedeni budur.
Rüptürden sonra göreceli daralma:
. (2.26)
Özel deformasyon çalışması:
burada A, numunenin imhası için harcanan iştir; germe diyagramı ve x ekseni (OABCDKLMR şeklinin alanı) tarafından sınırlanan alan olarak bulunur. Spesifik deformasyon çalışması, bir malzemenin bir yükün etkisine direnme yeteneğini karakterize eder.
Test sırasında elde edilen tüm mekanik özellikler arasında, mukavemetin ana özellikleri akma mukavemeti σ t ve çekme mukavemeti σ pch'dir ve plastisitenin ana özellikleri ise kopma sonrası göreceli uzama δ ve göreceli daralma ψ'dur.
Boşaltma ve yeniden yükleme
Çekme diyagramı açıklanırken K noktasında testin durdurulduğu ve numunenin boşaltıldığı belirtildi. Boşaltma işlemi, diyagramın OA düz bölümüne paralel olan KN düz çizgisiyle (Şekil 2.16) açıklanmıştır. Bu, boşaltmanın başlamasından önce elde edilen ∆ℓ′ P numunesinin uzamasının tamamen kaybolmadığı anlamına gelir. Diyagramda uzamanın kaybolan kısmı NQ segmenti, geri kalan kısmı ise ON segmenti ile gösterilmektedir. Sonuç olarak, bir numunenin elastik sınırın ötesindeki toplam uzaması iki parçadan oluşur - elastik ve artık (plastik):
∆ℓ' P = ∆ℓ' yukarı + ∆ℓ' os.
Numune kırılana kadar bu durum devam edecektir. Kopmadan sonra, toplam uzamanın elastik bileşeni (∆ℓ yukarıya doğru bölüm) kaybolur. Artık uzama ∆ℓ os segmenti ile gösterilir. OB bölümünde numuneyi yüklemeyi ve boşaltmayı durdurursanız, boşaltma işlemi yükleme çizgisine denk gelen bir çizgiyle gösterilecektir; deformasyon tamamen elastiktir.
Uzunluğu ℓ 0 + ∆ℓ' oc olan bir numune yeniden yüklendiğinde, yükleme çizgisi pratik olarak boşaltma çizgisi NK ile çakışır. Orantılılık sınırı arttı ve boşaltmanın gerçekleştirildiği gerilime eşit hale geldi. Daha sonra düz çizgi NK, getiri platosu olmadan KL eğrisine dönüştü. Diyagramın NK çizgisinin solunda bulunan kısmının kesildiği ortaya çıktı, yani. koordinatların orijini N noktasına taşınmıştır. Böylece akma noktasının ötesine uzanma sonucunda numunenin konumu değişmiştir. Mekanik özellikler:
1). orantılılık sınırı arttı;
2). ciro platformu ortadan kalktı;
3). kopma sonrası göreceli uzama azaldı.
Özelliklerdeki bu değişikliğe denir sertleştirilmiş.
Sertleştiğinde elastik özellikleri artar ve süneklik azalır. Bazı durumlarda (örneğin, ne zaman işleme) sertleşme olgusu istenmeyen bir durumdur ve ısıl işlemle ortadan kaldırılır. Diğer durumlarda, parçaların veya yapıların esnekliğini arttırmak için yapay olarak yaratılır (yayların atışla işlenmesi veya kaldırma makinelerinin kablolarının gerilmesi).
Stres diyagramları
Malzemenin mekanik özelliklerini karakterize eden bir diyagram elde etmek için, Р – ∆ℓ koordinatlarındaki birincil çekme diyagramı σ – ε koordinatlarında yeniden oluşturulur. σ = Р/F koordinatları ve σ = ∆ℓ/ℓ apsisleri sabitlere bölünerek elde edildiğinden, diyagram orijinaliyle aynı görünüme sahiptir (Şekil 2.18,a).
σ – ε diyagramından açıkça görülmektedir ki
onlar. normal esneklik modülü, diyagramın düz bölümünün apsis eksenine eğim açısının tanjantına eşittir.
Stres diyagramından koşullu akma dayanımı olarak adlandırılan değeri belirlemek uygundur. Gerçek şu ki çoğu yapısal malzemenin bir akma noktası yoktur; düz bir çizgi düzgün bir şekilde eğriye dönüşür. Bu durumda, bağıl kalıcı uzamanın %0,2'ye eşit olduğu gerilim, akma dayanımının değeri (koşullu) olarak alınır. İncirde. Şekil 2.18b, koşullu akma dayanımı σ 0,2 değerinin nasıl belirlendiğini göstermektedir. Bir akma platosunun varlığında belirlenen akma dayanımı σ t'ye genellikle denir. fiziksel.
Diyagramın azalan bölümü koşulludur, çünkü numunenin boyun verme sonrası gerçek kesit alanı, diyagramın koordinatlarının belirlendiği başlangıç alanından önemli ölçüde daha azdır. Gerçek stres, P t zamanının her bir anında kuvvetin büyüklüğü, aynı F t anındaki gerçek kesit alanına bölünürse elde edilebilir:
İncirde. 2.18a'da bu voltajlar kesikli çizgiye karşılık gelir. Nihai kuvvete kadar S ve σ pratikte çakışır. Kopma anında gerçek gerilim, çekme mukavemetini (σ pc) ve hatta kopma anındaki gerilimi (σ r) önemli ölçüde aşar. Boyun alanını F 1'den ψ'ya kadar ifade edelim ve S r'yi bulalım.
Þ Þ 
.
Sünek çelik için ψ = %50 – 65. ψ = %50 = 0,5 alırsak S р = 2σ р elde ederiz, yani. gerçek stres kopma anında en yüksektir ki bu da oldukça mantıklıdır.
2.6.2. Sıkıştırma testi çeşitli malzemeler
Basma testi, malzemenin özellikleri hakkında çekme testinden daha az bilgi sağlar. Ancak malzemenin mekanik özelliklerini karakterize etmek mutlaka gereklidir. Yüksekliği çapın 1,5 katından fazla olmayan silindir şeklindeki numuneler veya küp şeklindeki numuneler üzerinde gerçekleştirilir.
Çelik ve dökme demirin sıkıştırma diyagramlarına bakalım. Açıklık sağlamak için, bunları bu malzemelerin çekme diyagramlarıyla aynı şekilde gösteriyoruz (Şekil 2.19). İlk çeyrekte gerilim diyagramları, üçüncü çeyrekte ise sıkıştırma diyagramları vardır.
Yüklemenin başlangıcında çelik sıkıştırma diyagramı, çekme sırasındakiyle aynı eğime sahip eğimli bir düz çizgidir. Daha sonra diyagram akma alanına doğru hareket eder (akma alanı gerilim sırasında olduğu kadar net bir şekilde ifade edilmez). Ayrıca eğri hafifçe bükülür ve kopmaz çünkü çelik numunesi tahrip edilmez, sadece düzleştirilir. E çeliğinin elastiklik modülü basınç ve gerilim altında aynıdır. Akma dayanımı σ t + = σ t - de aynıdır. Plastisite özelliklerini elde etmek imkansız olduğu gibi, basınç dayanımını da elde etmek imkansızdır.
Dökme demirin çekme ve sıkıştırma diyagramları şekil olarak benzerdir: en baştan bükülürler ve maksimum yüke ulaşıldığında kırılırlar. Ancak dökme demir, çekme durumundan ziyade basınç altında daha iyi çalışır (σ inç - = 5 σ inç +). Çekme mukavemeti σ pch, dökme demirin basma testi sırasında elde edilen tek mekanik özelliğidir.
Test sırasında makine plakaları ile numunenin uçları arasında meydana gelen sürtünme, test sonuçları ve tahribatın niteliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Silindirik çelik numunesi namlu şeklini alır (Şekil 2.20a), dökme demir küpte yük yönüne 45 0 açıyla çatlaklar belirir. Numunenin uçlarını parafinle yağlayarak sürtünme etkisini dışlarsak, yük yönünde çatlaklar oluşacak ve maksimum kuvvet daha az olacaktır (Şekil 2.20, b ve c). Çoğu kırılgan malzeme (beton, taş) dökme demirle aynı şekilde basınç altında hasar görür ve benzer bir sıkıştırma diyagramına sahiptir.
Ahşabı test etmek ilgi çekicidir - anizotropik, yani. Malzemenin liflerinin yönüne göre kuvvetin yönüne bağlı olarak farklı mukavemete sahiptir. Gittikçe daha yaygın olarak kullanılan fiberglas plastikler de anizotropiktir. Tahta, lifler boyunca sıkıştırıldığında, lifler boyunca sıkıştırıldığında olduğundan çok daha güçlüdür (Şekil 2.21'deki 1 ve 2 eğrileri). Eğri 1, kırılgan malzemelerin sıkıştırma eğrilerine benzer. Küpün bir kısmının diğerine göre yer değiştirmesi nedeniyle yıkım meydana gelir (Şekil 2.20, d). Lifler boyunca sıkıştırıldığında ahşap çökmez, ancak bastırılır (Şekil 2.20e).
Bir çelik numunesini gerilim açısından test ederken, gözle görülür artık deformasyonlar ortaya çıkana kadar (soğuk sertleşme) gerilmenin bir sonucu olarak mekanik özelliklerde bir değişiklik olduğunu keşfettik. Bir sıkıştırma testi sırasında numunenin sertleştikten sonra nasıl davrandığını görelim. Şekil 2.19'da diyagram noktalı çizgiyle gösterilmiştir. Sıkıştırma, iş sertleştirmesine tabi tutulmamış numunenin sıkıştırma diyagramının üzerinde yer alan NC 2 L 2 eğrisini takip eder ve neredeyse ikincisine paraleldir. Çekmeyle sertleştirmeden sonra orantısallık ve basınç akma sınırı düşer. Bu olguya, onu ilk kez tanımlayan bilim insanının adını taşıyan Bauschinger etkisi adı verilmektedir.
2.6.3. Sertlik tayini
Çok yaygın bir mekanik ve teknolojik test, sertliğin belirlenmesidir. Bunun nedeni, bu tür testlerin hızı ve basitliği ile elde edilen bilgilerin değerinden kaynaklanmaktadır: sertlik, bir parçanın yüzeyinin teknolojik işlemden (sertleştirme, nitrürleme vb.) önceki ve sonraki durumunu karakterize eder ve buradan dolaylı olarak karar verilebilir. çekme mukavemetinin büyüklüğü.
Malzemenin sertliği bir başkasının mekanik nüfuzuna direnme yeteneği denir, daha çok sağlam. Sertliği karakterize eden miktarlara sertlik sayıları denir. Tanımlanabilir farklı yöntemler boyut ve boyut bakımından farklıdırlar ve her zaman belirlenme yönteminin bir göstergesi eşlik eder.
En yaygın yöntem Brinell yöntemidir. Test, D çapında sertleştirilmiş bir çelik bilyenin numuneye bastırılmasından oluşur (Şekil 2.22a). Top bir süre P yükü altında tutulur, bunun sonucunda yüzeyde d çapında bir iz (delik) kalır. KN cinsinden yükün cm2 cinsinden baskının yüzey alanına oranına Brinell sertlik numarası denir.
. (2.30)
Brinell sertlik numarasını belirlemek için özel test cihazları kullanılır; girintinin çapı taşınabilir bir mikroskopla ölçülür. Genellikle HB formül (2.30) kullanılarak hesaplanmaz, ancak tablolardan bulunur.
HB sertlik numarasını kullanarak, numuneye zarar vermeden bazı metallerin çekme mukavemetinin yaklaşık değerini elde etmek mümkündür, çünkü σ inç ve HB arasında doğrusal bir ilişki vardır: σ inç = k ∙ HB (düşük karbonlu çelik için k = 0,36, yüksek mukavemetli çelik için k = 0,33, dökme demir için k = 0,15, alüminyum alaşımları k = 0,38, titanyum alaşımları için k = 0,3).
Sertliği belirlemek için çok kullanışlı ve yaygın bir yöntem Rockwell'e göre. Bu yöntemde, numuneye bastırılan çentikleyici olarak, tepe açısı 120 derece ve eğrilik yarıçapı 0,2 mm olan bir elmas koni veya 1,5875 mm (1/16 inç) çapında bir çelik bilya kullanılır. Test, Şekil 2'de gösterilen şemaya göre gerçekleştirilir. 2.22, b. İlk olarak koni, testin sonuna kadar kaldırılmayacak olan P0 = 100 N ön yüküyle bastırılır. Bu yük altında koni h0 derinliğine daldırılır. Daha sonra koniye tam yük P = P 0 + P 1 uygulanır (iki seçenek: A – P 1 = 500 N ve C – P 1 = 1400 N) ve girinti derinliği artar. Ana yük P 1'in kaldırılmasından sonra derinlik h 1 kalır. H = h 1 – h 0'a eşit olan ana yük P 1 nedeniyle elde edilen girinti derinliği Rockwell sertliğini karakterize eder. Sertlik numarası formülle belirlenir
, (2.31)
burada 0,002, sertlik test cihazı göstergesinin ölçek bölümü değeridir.
Sertliği belirlemek için burada tartışılmayan başka yöntemler de vardır (Vickers, Shore, mikrosertlik).
Yapısal elemanların mukavemetini değerlendirmek için çalışma (tasarım) gerilimleri, sınırlayıcı gerilimler, izin verilen gerilimler ve güvenlik marjları kavramları tanıtılmaktadır. Madde 4.2 ve 4.3'te sunulan bağımlılıklara göre hesaplanırlar.
Çalışma (hesaplanan) gerilimler Ve operasyonel yükün etkisi altında yapısal elemanların stresli durumunu karakterize eder.
Nihai stres lim Ve lim malzemenin mekanik özelliklerini karakterize eder ve sağlamlığı açısından yapı elemanı için tehlikelidir.
İzin verilen gerilimler [ ] Ve [ ] Güvenlidir ve belirli çalışma koşulları altında yapısal elemanın sağlamlığını sağlar.
Güvenlik marjı N hesaba katılmayan çeşitli faktörlerin gücü üzerindeki olumsuz etkiyi dikkate alarak maksimum ve izin verilen gerilimlerin oranını belirler.
Makine parçalarının güvenli çalışması için aşağıdakiler gereklidir: maksimum gerilimler Yüklü bölümlerde ortaya çıkan, belirli bir malzeme için izin verilen değeri aşmadı:
; 
,
Nerede 
Ve 
– tehlikeli bölümdeki en yüksek gerilimler (normal ve teğet ); 
Ve 
– bu gerilimlerin izin verilen değerleri.
Karmaşık direnç için eşdeğer voltajlar belirlenir 
tehlikeli bir bölümde. Güç durumu şu şekildedir:
.
İzin verilen gerilimler maksimum gerilimlere bağlı olarak belirlenir
lim Ve
lim Malzemelerin testi sırasında elde edilenler: statik yükler altında - çekme mukavemeti 
Ve τ
İÇİNDE kırılgan malzemeler için akma dayanımı 
Ve τ
T plastik malzemeler için; döngüsel yükler altında – dayanıklılık sınırı 
Ve τ
R :
; 
.
Emniyet faktörü 
benzer yapıların tasarımı ve işletilmesindeki deneyime dayanarak atanır.
Döngüsel yükler altında çalışan ve sınırlı hizmet ömrüne sahip makine parçaları ve mekanizmalar için izin verilen gerilimlerin hesaplanması aşağıdaki bağımlılıklara göre yapılır:
; 
,
Nerede 
– belirli bir hizmet ömrü dikkate alınarak dayanıklılık katsayısı.
Bağımlılığa göre dayanıklılık katsayısını hesaplayın
,
Nerede 
- belirli bir malzeme ve deformasyon türü için temel test çevrimi sayısı; 
– belirtilen hizmet ömrüne karşılık gelen parçanın yükleme çevrimlerinin sayısı; M
– dayanıklılık eğrisinin derecesinin göstergesi.
Yapısal elemanları tasarlarken iki dayanım hesaplama yöntemi kullanılır:
yapının ana boyutlarını belirlemek için izin verilen gerilmelere dayalı tasarım hesaplaması;
Mevcut bir yapının performansını değerlendirmek için doğrulama hesaplaması.
5.5. Hesaplama örnekleri
5.5.1. Statik dayanım için kademeli çubukların hesaplanması
R
= 160 MPa ve 
= 100MPa.
Sunulan şemaların her biri için şunları tanımlıyoruz:
1. Deformasyon türü:
cx. 1 – esneme; cx. 2 – burulma; cx. 3 – saf viraj.
2. İç kuvvet faktörü:
cx. 1 – normal güç
N = 2F = 2800 = 1600 H;
cx. 2 – tork M X = T = 2Fh = 280010 = 16000 N mm;
cx. 3 – eğilme momenti M = 2Fh = 280010 = 16000 N mm.
3. A ve B bölümlerindeki gerilmelerin türleri ve büyüklükleri:
cx. 1 – normal 
:
MPa;
MPa;
cx. 2 – teğetler 
:
MPa;
MPa;
cx. 3 – normal 
:
MPa;
MPa.
4. Stres diyagramlarından hangisi her yükleme şemasına karşılık gelir:
cx. 1 – bölüm. 3; cx. 2 – bölüm. 2; cx. 3 – bölüm. 1.
5. Mukavemet şartının yerine getirilmesi:
cx. 1 – koşul karşılandı: 
MPa 
MPa;
cx. 2 – koşul karşılanmadı: 
MPa 
MPa;
cx. 3 – koşul karşılanmadı: 
MPa 
MPa.
6. Mukavemet koşullarının karşılanmasını sağlayan izin verilen minimum çap:
cx. 2: 
mm;
cx. 3: 
mm.
7. İzin verilen maksimum kuvvetFgüç durumundan:
cx. 2: 
N;
cx. 3: 
N.
Çevrimiçi hesap makinesi tahmini değeri belirler izin verilen gerilmeler σ tasarım sıcaklığına bağlı olarak çeşitli markalar aşağıdaki türlerdeki malzemeler: GOST-52857.1-2007'ye göre karbon çeliği, krom çeliği, östenitik çelik, östenitik-ferritik çelik, alüminyum ve alaşımları, bakır ve alaşımları, titanyum ve alaşımları.
Projenin web sitesinin geliştirilmesi için yardım
Sayın Site Ziyaretçisi.
Aradığınızı bulamadıysanız, sitede şu anda neyin eksik olduğunu yorumlarda yazdığınızdan emin olun. Bu, hangi yönde ilerlememiz gerektiğini anlamamıza yardımcı olacak ve diğer ziyaretçiler de yakında gerekli malzemeyi alabilecek.
Sitenin sizin için yararlı olduğu ortaya çıktıysa siteyi projeye bağışlayın sadece 2 ₽ ve doğru yönde ilerlediğimizi bileceğiz.
Uğradığınız için teşekkür ederim!
I. Hesaplama yöntemi:
İzin verilen gerilimler GOST-52857.1-2007'ye göre belirlendi.
karbon ve düşük alaşımlı çelikler için
St3, 09G2S, 16GS, 20, 20K, 10, 10G2, 09G2, 17GS, 17G1S, 10G2S1:- 20°C'nin altındaki tasarım sıcaklıklarında, izin verilen gerilmeler, aşağıdaki koşullar sağlandığı takdirde 20°C'deki ile aynı olarak alınır. kabul edilebilir kullanım Belirli bir sıcaklıkta malzeme.
- R e/20'de çelik kalitesi 20 için
- R р0.2/20'de 10G2 çelik kalitesi için
- GOST 19281'e göre 09G2S, 16GS çelik kaliteleri, mukavemet sınıfları 265 ve 296 için, sac kalınlığına bakılmaksızın izin verilen gerilimler, 32 mm'nin üzerindeki kalınlıklar için belirlenir.
- Yatay çizginin altında bulunan izin verilen gerilimler, 10 5 saatten fazla olmayan bir hizmet ömrü için geçerlidir. 2 * 10 5 saate kadar bir tasarım hizmet ömrü için, yatay çizginin altında bulunan izin verilen gerilim, aşağıdaki katsayı ile çarpılır: karbon çeliği için 0,8; manganez çeliği için 0,85 sıcaklıkta< 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.
ısıya dayanıklı kromlu çelikler için
12XM, 12MX, 15XM, 15X5M, 15X5M-U:- 20 °C'nin altındaki tasarım sıcaklıklarında, izin verilen gerilmeler, malzemenin belirli bir sıcaklıkta izin verilen kullanımına bağlı olarak 20 °C'deki ile aynı olarak alınır.
- Ara tasarım duvar sıcaklıkları için izin verilen gerilim, sonuçların 0,5 MPa'ya yuvarlanmasıyla doğrusal enterpolasyonla belirlenir.
- Yatay çizginin altında bulunan izin verilen gerilimler, 10 5 saatlik hizmet ömrü için geçerlidir. 2 x 10 5 saate kadar tasarım hizmet ömrü için, yatay çizginin altında bulunan izin verilen gerilim, 0,85 faktörü ile çarpılır.
ısıya dayanıklı, ısıya dayanıklı ve korozyona dayanıklı östenitik çelikler için
03X21H21M4GB, 03X18H11, 03X17H14M3, 08X18H10T, 08X18H12T, 08X17H13M2T, 08X17H15M3T, 12X18H10T, 12X18H12T, 10X17H13M2T, 10X 1 7H13M3T, 10X14G14H4:- Ara tasarım duvar sıcaklıkları için izin verilen gerilim, iki değerin enterpolasyonuyla belirlenir. en yakın değerler Sonuçlar 0,5 MPa'ya, daha düşük bir değere doğru yuvarlanacak şekilde tabloda belirtilmiştir.
- 12Х18Н10Т, 10Х17Н13M2T, 10Х17Н13М3Т çelik kalitelerinden yapılan dövme parçalar için, 550 °C'ye kadar sıcaklıklarda izin verilen gerilimler 0,83 ile çarpılır.
- 12Х18Н10Т, 10Х17Н13M2T, 10Х17Н13М3Т uzun haddelenmiş çelik kaliteleri için, 550 °C'ye kadar sıcaklıklarda izin verilen gerilimler (R* p0.2/20) / 240 oranıyla çarpılır.
(R* p0.2/20 - haddelenmiş çelik malzemenin akma dayanımı GOST 5949'a göre belirlenir). - 08X18H10T çelik kalitesinden yapılan dövme parçalar ve uzun ürünler için, 550 °C'ye kadar sıcaklıklarda izin verilen gerilimler 0,95 ile çarpılır.
- 03X17H14M3 çelik kalitesinden yapılan dövmeler için izin verilen gerilimler 0,9 ile çarpılır.
- 03X18H11 çelik kalitesinden yapılan dövmeler için izin verilen gerilimler 0,9 ile çarpılır; 03X18H11 çelik sınıfından yapılmış uzun ürünler için izin verilen gerilimler 0,8 ile çarpılır.
- 03Х21Н21М4ГБ (ZI-35) çelik sınıfından yapılmış borular için izin verilen gerilimler 0,88 ile çarpılır.
- 03Х21Н21М4ГБ (ZI-35) çelik kalitesinden yapılan dövme parçalar için izin verilen gerilimler (R* p0.2/20) / 250 oranıyla çarpılır.
(R* p0.2/20, dövme malzemesinin GOST 25054'e göre belirlenen akma dayanımıdır). - Yatay çizginin altında bulunan izin verilen gerilimler, 10 5 saati aşmayan hizmet ömrü için geçerlidir.
2*10 5 saate kadar tasarım hizmet ömrü için, yatay çizginin altında bulunan izin verilen voltaj, sıcaklıkta 0,9 faktörü ile çarpılır.< 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.
östenitik ve östenitik-ferritik sınıfının ısıya dayanıklı, ısıya dayanıklı ve korozyona dayanıklı çelikleri için
08Х18Г8Н2Т (KO-3), 07Х13AG20(ChS-46), 02Х8Н22С6(EP-794), 15Х18Н12С4ТУ (EI-654), 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ, 08Х22 Н6Т, 08Х21Н6М2Т:- 20 °C'nin altındaki tasarım sıcaklıklarında, izin verilen gerilmeler, malzemenin belirli bir sıcaklıkta izin verilen kullanımına bağlı olarak 20 °C'deki ile aynı olarak alınır.
- Ara tasarım duvar sıcaklıkları için izin verilen gerilim, bu tabloda belirtilen en yakın iki değerin enterpolasyonu ile en yakın 0,5 MPa'ya yuvarlanarak belirlenir.
alüminyum ve alaşımları için
A85M, A8M, ADM, AD0M, AD1M, AMtsSM, AM-2M, AM-3M, AM-5M, AM-6M:- Tavlanmış durumdaki alüminyum ve alaşımları için izin verilen gerilmeler verilmiştir.
- İzin verilen gerilimler, A85M, A8M alüminyum kalitelerinin 30 mm'den fazla olmayan, diğer kalitelerin - 60 mm'den fazla olmayan levha ve levhaların kalınlığı için verilmiştir.
bakır ve alaşımları için
M2, M3, M3r, L63, LS59-1, LO62-1, LZhMts 59-1-1:- Tavlanmış durumdaki bakır ve alaşımları için izin verilen gerilimler verilmiştir.
- İzin verilen gerilimler 3 ila 10 mm arasındaki sac kalınlıkları için verilmiştir.
- Hesaplanan duvar sıcaklıklarının ara değerleri için izin verilen gerilimler, sonuçların daha düşük değere doğru 0,1 MPa'ya yuvarlanmasıyla doğrusal enterpolasyonla belirlenir.
titanyum ve alaşımları için
VT1-0, OT4-0, AT3, VT1-00:- 20 °C'nin altındaki tasarım sıcaklıklarında, izin verilen gerilmeler, malzemenin belirli bir sıcaklıkta kullanılmasının izin verilebilirliğine bağlı olarak 20 °C'deki ile aynı olarak alınır.
- Dövme ve çubuklar için izin verilen gerilimler 0,8 ile çarpılır.
II. Tanımlar ve notasyonlar:
R e/20 - 20 °C sıcaklıkta akma dayanımının minimum değeri, MPa; R р0.2/20 - 20 °C sıcaklıkta %0,2 kalıcı uzamada koşullu akma dayanımının minimum değeri, MPa. izin verilebilir
gerilim - güvenli, güvenilir ve dayanıklı çalışmasına bağlı olarak bir yapıda izin verilebilecek en yüksek gerilimler. İzin verilen gerilimin değeri, çekme mukavemeti, akma mukavemeti vb.nin güvenlik faktörü adı verilen birden büyük bir değere bölünmesiyle belirlenir. hesaplanmış
sıcaklık - ekipmanın veya boru hattının duvarının sıcaklığı, dış ve dış kısmındaki maksimum aritmetik ortalama sıcaklık değerine eşit iç yüzeyler bir bölümde normal koşullarçalışma (nükleer reaktör kaplarının parçaları için tasarım sıcaklığı, kap duvarının kalınlığı boyunca sıcaklık dağılımının ortalama integral değeri olarak dahili ısı salınımı dikkate alınarak belirlenir (PNAE G-7-002-86, madde 2.2; PNAE) G-7-008-89, ek 1) .
Tasarım sıcaklığı
- ,Madde 5.1. Tasarım sıcaklığı, malzemenin fiziksel ve mekanik özelliklerini ve izin verilen gerilmeleri belirlemek ve ayrıca sıcaklık etkilerini dikkate alarak mukavemeti hesaplarken kullanılır.
- ,Madde 5.2. Tasarım sıcaklığı, termal hesaplamalara veya test sonuçlarına veya benzer kapların işletme deneyimine dayanarak belirlenir.
- En yüksek duvar sıcaklığı, kabın veya aparatın duvarının tasarım sıcaklığı olarak alınır. 20 °C'nin altındaki sıcaklıklarda izin verilen gerilmeler belirlenirken tasarım sıcaklığı olarak 20 °C sıcaklık alınır.
- ,bölüm 5.3. Gerçekleştirilmesi mümkün değilse termal hesaplamalar veya ölçümler yapılır ve çalışma sırasında duvar sıcaklığı, duvarla temas eden ortamın sıcaklığına yükselirse, ortamın en yüksek sıcaklığı, ancak 20 °C'den düşük olmayan tasarım sıcaklığı olarak alınmalıdır.
- Açık alevle, egzoz gazlarıyla veya elektrikli ısıtıcılarla ısıtma yaparken, daha doğru veriler mevcut olmadığı sürece tasarım sıcaklığı, kapalı ısıtma için 20 °C ve doğrudan ısıtma için 50 °C artırılan ortam sıcaklığına eşit olarak alınır.
- ,bölüm 5.4. Kap veya aparat birkaç farklı yükleme koşulu altında çalıştırılıyorsa veya farklı unsurlar Cihazlar farklı koşullar altında çalışır, her mod için kendi tasarım sıcaklığınızı belirleyebilirsiniz (GOST-52857.1-2007, madde 5).
III. Not:
Kaynak veri bloğu vurgulandı sarı , tahsis edilen ara hesaplama bloğu mavi , çözüm bloğu yeşil renkle vurgulanır.
