- •Введение
- •Инженерные расчеты деталей конструкций
- •Расчеты на прочность
- •Проверочный и проектировочный расчеты
- •Оценка прочности
- •Запас прочности при статических напряжениях
- •Запас прочности при переменных напряжениях
- •Вопросы для самоконтроля
- •Расчет валов
- •Общие сведения о валах
- •Расчет статической прочности вала
- •Пример расчета вала на статическую прочность
- •Расчет вала на усталостную прочность
- •Справочные данные для расчета вала на статическую прочность
- •Запустить тот вид проектирования, который вам нужен.
- •Прочностной расчет вала
- •Пример расчета вала на статическую прочность с использованием программы Autodesk Inventor
- •Основная часть
- •Запуск генератора валов
- •Расчет вала
- •Содержание отчета
- •Вопросы для самоконтроля
- •Расчет зуба на контактную прочность
- •Оценка качества геометрии зубчатой передачи
- •Вопросы для самоконтроля
- •Расчет зубчатого зацепления в программе autodesk inventor
- •5.1. Прочностной расчет зубчатого зацепления
- •Результаты расчета
- •Наложение зависимостей на конические колеса
- •Вопросы для самоконтроля
- •Расчет подшипников качения
- •6.1. Расчет подшипников в программе Autodesk Inventor
- •Вопросы для самоконтроля
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •В авторской редакции Компьютерный набор е.А. Балаганской
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Оценка прочности
Прочность оценивают по запасу прочности:
где - запас прочности, всегда ,
– предельное напряжение,
- максимальное напряжение в сечении детали.
Чем больше запас прочности, тем надежнее деталь. Однако повышение запаса прочности ведет к увеличению массы и габаритов деталей. Правильный выбор является важнейшим этапом в расчете. - это нормативная величина ( ), т.к. зависит от детали и определяется по формуле
где - зависит от геометрии сечения.
Для изучения свойств материала пользуются диаграммой растяжения, устанавливающей связь между нормальным напряжением и деформацией , которую называют условной диаграммой растяжения. При этом используют формулы , , где - первоначальная площадь сечения образца, величины Р и Δl берутся из экспериментально полученной диаграммы растяжения (Рис. 1).
Рис. 1. Условная диаграмма растяжения пластичной стали;
- предел пропорциональности, - предел упругости,
- предел текучести, - предел прочности, - истинное сопротивление разрыву
Для материалов, не имеющих явно выраженной площадки текучести, за величину условно принимают напряжение, при котором .
Усталостные поломки составляют основной вид разрушений деталей и нередко приводят к тяжелым последствиям, возникающим внезапно.
За условный предел выносливости принимается напряжение, при котором образец способен выдерживать 108 циклов. Для симметричного цикла обозначается , для пульсирующего - .
Экспериментальные исследования показали, что характер разрушения конструкционных материалов зависит от числа циклов.
– статическое разрушение, в образце из пластичных материалов образуется шейка и разрыв происходит по минимальному сечению.
– малоцикловая усталость. Появляется сетка трещин и заметные пластические деформации. Разрушение происходит от малоцикловой усталости.
- усталостное разрушение без заметных следов пластических деформаций.
Зависимость в виде графика:
Циклы нагружений делятся на несколько групп.
Симметричный цикл.
t
Амплитуда напряжений: .
Среднее напряжение:
Пульсирующий цикл.
Асимметричный цикл.
,
.
Процесс образования трещин при переменных напряжениях связан с накоплением пластических деформаций. Для оценки усталостной прочности достаточно знать
Запас прочности при статических напряжениях
При статических напряжениях в качестве обычно принимают предел прочности и запас прочности определяется
.
Иногда запас прочности определяют по пределу текучести , имея ввиду недопустимость значительной деформации: . и - берутся из справочников по материалам.
При кручении запас прочности:
,
где , - справочные данные.
Если данные отсутствуют, то можно брать известные зависимости:
- для стали и титановых сплавов;
- для алюминиевых и магниевых сплавов.