ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Несущая способность и основы расчета на прочность при малом числе циклов. нагружения Шнейдерович) из "Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность Изд3 " Под статическими нагрузками понимают нагрузки однократные или мало повторяющиеся, когда усталостное разрушение не успевает развиться. Такие нагрузки, наряду с нагрузками, могущими вызывать усталостное разрушение (обычно меньшими по уровню), действуют в большинстве деталей машин, поэтому расчет несущей способности детали должен складываться из расчета статической или повторностатической несущей способности и из расчета на выносливость. [c.71] Несущую способность высоконапряженных деталей, нагруженных статически, следует рассматривать в связи с влиянием пластических деформаций на напряжения и перемещения, так как в ряде случаев предельное состояние детали может соответствовать наличию в ней пластических деформаций. [c.71] К таким деталям в первую очередь относятся быстровращающиеся диски турбин, толстостенные резервуары под высоким давлением, трубопроводы и их узлы, подверженные температурным деформациям. В то же время для деталей, нагруженных главным образом переменными напряжениями, преимущественное значение имеет несущая способность по сопротивлению усталости. [c.71] К таким деталям относятся быстровращающиеся валы, вибрирующие п]зу-жины, лопатки турбин и др. Однако и для этих деталей в отдельных случаях, особенно при действии значительных статических составляющих, необходимо учитывать статическую несущую спЪ-собность. [c.71] При действии на деталь статических или кратковременных (не вызывающих разрушения) нагрузок в предельном состоянии должна еще обеспечиваться нормальная работа машины. Нарушение нормальной работы машины может происходить в результате разрушения детали за счет достижения значительных перемещений какого-либо узла, а также в том случае, когда при малых возрастаниях нагрузок резко увеличивается деформация детали. Поэтому несущая способность деталей при действии статических нагрузок соответствует тем их значениям, при которых возникает разрушение детали (несущая способность по разрушению), или возникают перемещения, превышающие предельно допустимые (несущая способность по перемещениям), или резко увеличиваются деформации (несущая способность по деформациям). [c.71] Для вращающихся дисков турбин, посаженных на вал, предельно допустимое перемещение внутреннего контура определяется ослаблением натяга посадки, а внешнего контура (с учетом перемещений лопаток) — уменьшением зазора между корпусом и облопачива-нием, для цепей — нарущением зацепления в связи с увеличением шага и т. д. Предельные перемещения некоторых деталей могут определяться также условиями выполнения технологических операций, точностью получаемых деталей, чистотой поверхности и т, п. [c.72] Предельно допустимые перемещения определяются в каждом конкретном случае применительно к условиям работы узла и по этим перемещениям вычисляют предельные нагрузки. Для установления связи между предельными нагрузками и перемещениями приходится решать упругую или упругопластическую задачу, поскольку статическая несущая способность может ограничиваться упругими перемещениями или перемещениями в упругопластической области. [c.72] Предельные нагрузки по разрушению определяются, если установлена связь между напряжениями, вызывающими разрушение, и соответствующими нагрузками, с учетом возможного перераспределения напряжений за счет пластического деформирования. Ограничение статической несущей способности по разрушению имеет место для деталей из материалов со значительным упрочнением и ограниченной способностью к пластическому деформированию (например, легированных сталей при низком отпуске). [c.72] В некоторых случаях, в особенности для деталей из материалов с ограниченной пластичностью, трудно заранее установить, какое из ограничений — по перемещениям или по разрушению— дает меньший запас прочности в этом случае приходится определить два запаса прочности и выбирать для расчета меньший. [c.72] Из изложенного выше видно, что для определения предельных нагрузок необходимо установить зависимость этих нагрузок от перемещений, от напряжений в сечении или от исчерпания несущей способности в сечении. Все это требует решения соответствующих упруго-пластических задач. Такое решение должно быть, с одной стороны, достаточно простым по форме и доступным для проведения инженерных расчетов, а с другой — обеспечивать достаточную точность расчетов. [c.72] Если материал разрушается без пластических деформаций, то От = 1 и — вр- Если же материал перед разрушением может пластически деформироваться, то за счет перераспределения напряжений предельная нагрузка по разрушению (относительная) несколько увеличивается. [c.73] Все сказанное выше относится также и к повышению предельных нагрузок в дисках, пластинках и оболочках. [c.74] Помимо перечисленных выше причин, влияющих на повышение предельных нагрузок деталей даже при отсутствии упрочнения, несущая способность деталей из упрочняющегося материала повышается за счет возможного увеличения напряжений по мере деформирования. [c.74] Наиболее интенсивно процесс увеличения несущей способности детали протекает в начальной стадии пластического Деформирования, когда более интенсивно происходит перераспределение напряжений по ее сечению. По мере роста пластических деформаций (начиная со значений ё = 2 3) процесс перераспределения напряжений ослабевает, несущая способность детали повышается медленнее и в основном за счет упрочнения материала, поэтому доводить деформацию детали до этих величин нерационально. Необходимо отметить, что при упрочнении От = О 0,1 несущая способность детали оказывается практически исчерпанной уже при величине остаточной деформации е = 0,2%, при упрочнении От = 0,15 0,30 некоторое повышение несущей способности дает увеличение остаточной Деформации До е = 0,3 -г- 0,5%. Следовательно, предельные нагрузки по деформациям определяются для этих величин остаточных деформаций в зависимости от От, т. е. от упрочнения. [c.74] В зависимости от условий эксплуатации деталей, механических свойств материала и типа напряженного состояния наблюдаются различные соотношения между предельными нагрузками по разрушению, перемещениям или деформациям и между запасами прочности, определенными по этим нагрузкам. [c.74] Несущая способность деталей из пластичных материалов определяется предельными нагрузками по перемещениям или, если величина перемещений на работе детали существенно не сказывается, — предельными нагрузками по деформациям, т. е. для деталей из пластичных материалов нет необходимости определять запас прочности по разрушению при обычных напряженных состояниях и условиях работы. [c.74] Несущая способность деталей из хрупких материалов определяется предельными нагрузками по разрушению, если к конструкции детали не предъявляется повышенных требований по жесткости. Следовательно, для деталей из хрупких материалов следует определять запас прочности по разрушению. Для малопластичных материалов (низ-коотпущенных высоколегированных сталей), претерпевающих перед разрушением некоторую пластическую деформацию, в ряде случаев приходится определять предельные нагрузки как по перемещениям, так и по разрушению и судить о надежности детали по двум запасам прочности. [c.74] Вместе с тем необходимо отметить, что в ряде случаев приходится определять перемещения детали не только при максимальных, но и при длительно действующих нагрузках. В этом случае, помимо определения запаса прочности (по перемещениям, деформациям или разрушению) от действия статических нагрузок, следует проверять, не превышает ли деформация детали от длительно действующей нагрузки допускаемой величины, выбранной на основе опыта эксплуатации ее в данном типе машины. [c.75] Если предельно допустимые значения деформаций детали выше значения деформаций, соответствующих достижению предела текучести, то Qпpeд Qr и коэффициент сопротивления в пластической области характеризует возрастание несущей способности благодаря упруго-пластическому перераспределению напряжений в процессе деформирования это возрастание может быть использовано в соответствли с допустимыми перемещениями, уже превышающими упругие деформации. В случае, когда пластическая или остаточная деформация в детали, не может быть допущена, Спред = Qt и Qap = 1. [c.75] Нагрузка 0,,р зависит от распределения напряжений за пределами упругости и параметров диаграммы деформирования. [c.75] Вернуться к основной статье