ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принцип равнопрочности из "Механика разрушения " Оптимальное проектирование конструкций является обратной задачей механики твердого тела, и в этом ее основная сложность. Рассмотрим общий подход к оптимальному проектированию конструкций, позволяющий в простейших случаях свести проектирование к строго поставленным математическим задачам, а в более сложных случаях — помогающий искусству конструктора. Целевое назначение конструкции и внешние условия ее эксплуатации составляют основу технического задания для проектирования. На основе технического задания инженер, опираясь на опыт, создает начальный проект конструкции с неопределенными свободными параметрами, оптимальные значения которых определяются детальными расчетами. В результате, если конструкция не удовлетворяет всем условиям технического задания, необходимо изменить начальный проект. [c.5] Работоспособность конструкции зависит от следующих основных факторов, тесно связанных между собой геометрии конструкции, материала, максимального уровня внешних нагрузок, характера внешней нагрузки (длительности, числа циклов и т. п.), температуры внешней среды, агрессивности среды, интенсивности электромагнитного излучения. [c.5] В рамках примерно заданных геометрических параметров конструкции полезен эвристический принцип равнопрочности, сразу приводящий к некоторой прямой математической проблеме относительно оставшихся неопределенными геометрических параметров искомого решения (например, толщины оболочки). [c.6] Примем следующие допущения. [c.6] Зависимость (1) определяется опытным путем на гладких образцах размер образца, состояние материала, вид нагружения и внешние условия должны имитировать соответствующие условия для рассматриваемого элемента конструкции. Перечислим основные теории прочности. [c.6] Теория Кулона применима в основном в тех случаях, когда разрушение происходит от сдвига. [c.7] В рамках этих теорий длительность и степень нестационар-ности нагружения, температуру, внешнюю среду и другие факторы можно учесть, считая, что постоянные материала т , k, р и др. зависят также от длительности действия нагрузок, от числа циклов, от температуры, от внешней среды и т. п., причем эту зависимость определяют экспериментально. [c.7] Существенным недостатком теорий прочности является то, что в случае сложного напряженного состояния локальное разрушение (т. е. нарушение условий вида (1)—(6)1 часто не приводит к разрушению всей конструкции. Фактически в опасной точке появляется либо пластическая зона, либо образуется трещина, которые развиваются с увеличением нагрузок. Поэтому расчеты на прочность дают неудовлетворительные разультаты для надрезов, выточек и других концентраторов напряжений. [c.7] Конструкцию, удовлетворяющую допущениям (пп. 1, 2, 3), будем называть равнопрочной, если она спроектирована так, что разрушение 1т. е., нарушение условий (1)—(6)] начинается в ней одновременно во всех точках конструкции (или же, если последнее невозможно, в максимально большой части конструкции). В такой конструкции весь материал работает равномерно и для заданного материала условие равнопрочности является также условием минимальной массы конструкции. Иначе говоря, конструкции минимальной массы суть равнопрочные конструкции . Указанное требование, предъявляемое к конструкции при ее проектировании, будем называть принципом равнопрочности. Этот принцип сводится к принципу равнонапряженности лишь в простейших случаях последний применяли для расчета формы сосудов давления, навитых из волокон, арок, дисков и др. Заметим, что минимум-макс, получаемый на основании принципа равнопрочности, будет условным или локальным в зависимости от исходных геометрических параметров конструкции. Поэтому необходимо стремиться к использованию этого принципа в проектировании на наиболее ранней стадии и в наиболее общих геометрических формах. [c.8] Вернуться к основной статье