ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предельные и допускаемые еосиштши алиментов машин и сооружений. У1 н- пп ккчвости из "Введение в сопротивление материалов " Эксперименты по растяжению (или сжатию) стандартных образцов материалов являются испытаниями на прочность. Результаты этих испытаний позволяют ранжировать материалы по прочности. Это с одной стороны. С другой стороны, такие образцы можно рассматривать в качестве моделей реальных стержневых элементов машин и сооружений. В этом случае результаты упомянутых экспериментов позволяют сформулировать два фундаментальных закона. Согласно первому стержневой элемент по мере роста нагрузки всегда обнаруживает стадию упругого деформирования (с одновременным выполнением закона Гука), стадию упругопластического деформирования и стадию разрушения. Последняя может включать, а может и не включать подстадию образования шейки. [c.67] Второй фундаментальный закон можно сформулировать так для данного материала переход от одной стадии к другой совершается при одном и том же значении нормального напряжения ст для стержней любого размера. Таким образом, напряжение ст может рассматриваться в качестве критерия подобия одного стержня другому по степени нагруженности . [c.67] Реальные машины и сооружения иногда выходят из строя. Естественно, что при перегрузках это случается чаще. В подобных обстоятельствах всегда можно найти тот элемент, который оказался самым слабым , выход из строя которого послужил причиной отказа в работе всей машины или сооружения. Про вышедший из строя элемент говорят, что он достиг того или иного предельного состояния. [c.68] Список предельных состояний весьма обширен. Его открывает, разумеется, предельное состояние разрушения. Однако далеко не всегда достижение предельного состояния связано с разрушением. Например, при случайном падении ручных часов на асфальт может слегка погнуться минутная стрелка, она станет задевать либо за циферблат, либо за стекло. Часы остановятся, т. е. выйдут из строя. Остаточный изгиб стрелки связывают с переходом ее через состояние предельной упругости, когда малый объем этого элемента перешел в состояние пластического течения, а основной объем остался в состоянии упругого деформирования. [c.68] мы познакомились с двумя предельными состояниями. По мере изучения курса сопротивления материалов, а также специальных курсов список предельных состояний будет пополняться. [c.68] Нетрудно видеть, что каждому предельному состоянию соответствует свое предельное напряжение ст ред. Предельное состояние разрушения обычно возникает тогда, когда нормальное напряжение достигает предела прочности, т. е. [c.68] Это требование обусловлено несколькими причинами. Укажем на две важнейшие. Во-первых, всякая машина или сооружение проектируется на долговременную нагрузку, которая определяется техническим заданием на новую конструкцию в рамках принятых норм. Такую нагрузку иногда называют номинальной. В упомянутых нормах имеются указания о предельных значениях кратковременных перегрузок в типовых эксплуатационных ситуациях. Однако известно, что в работе отдельных экземпляров машин или сооружений изредка наблюдаются нагрузки, превышаюш ие нормативные. Во-вторых, любой конструкционный материал поставляется на рынок с некоторым разбросом по характеристикам прочности. Для каждого материала суш ествуют нормы минимальных значений этих характеристик, ниже которых приемка осуществляться не должна. Однако пробы производятся выборочно, из-за чего за ворота завода-изго-товителя иногда (хотя и нечасто) уходят партии материала с пониженными характеристиками прочности. Сказанное можно проиллюстрировать схемой на рис. 2.13. [c.69] На числовой оси ст отрезок МН отвечает интервалу случайного разброса характеристики прочности материала ст ред (от стХ до ст д). Точка К соответствует среднему значению предельного напряжения ст ед точка Ь — нормативному значению ст ред, по которому осуществляется указанная выше отбраковка материала. Отрезок АВ указывает на тот интервал напряжения ст в конструкционном элементе, который отвечает случайному рассеиванию внешней нагрузки от минимального до максимального значения. Кроме того на схеме показано так называемое номинальное (нормативное) напряжение ст ои, которое соответствует упомянутой выше долговременной нагрузке. Последняя предполагается действующей на конструкционный элемент в основное время его эксплуатации. [c.69] С учетом введенных здесь обозначений уточним понятие коэффициента запаса (2.26) следующим образом. [c.69] Неравенство (2.31) обычно именуют условием прочности, выполнение которого практически гарантирует конструкционный элемент от возникновения предельного состояния в течение всего планового срока эксплуатации. [c.71] Высказанные здесь положения относятся к случаю, когда при изготовлении и эксплуатации изделия строго выдерживаются технические стандарты и нормы. Однако изредка нормы нарушаются по объективным или субъективным причинам. В этом случае может либо повыситься действующее напряжение в конструкционном элементе, либо снизиться предельное сопротивление материала, т. е. интервалы АВ и МЫ на рис. 2.13 немного перекроют друг друга. В итоге возникнет конечная вероятность выхода из строя упомянутого конструкционного элемента. Последнее подтверждается статистикой аварий и катастроф. [c.71] Заметим, что нормативные коэффициенты запаса [ ] и [8 ,] обычно имеют различные значения. [c.71] Вообще условие прочности типа (2.31) можно всегда сойоставить любому предельному состоянию, в том числе и тем, которые будут изучаться в дальнейшем. [c.72] Нормативные коэффициенты запаса [з] регламентируются на основании интернационального опыта работы серийных конструкций в типовых условиях эксплуатации. Право утверждать подобные нормы имеют отраслевые государственные или общественно-государственные комиссии. На эти комиссии оказывается постоянное давление производителей новой продукции с требованием уменьшения значений нормативного коэффициента запаса [в]. При наличии веских оснований подобные решения иногда принимаются. Мы, со своей стороны, укажем, что осторожность и консерватизм принимающих нормы органов служит гарантом безотказно и, следовательно, безопасной работы инженерных конструкций. [c.72] Еще раз подчеркнем, что упомянутые в формулах (2.37) и (2.38) коэффициенты регламентированы Строительными нормами и правилами (СНиП) и обязательны к применению на территории России. [c.73] В случае, когда в строительной конструкции одна из нагрузок явно преобладает над другими, то выражения (2.36...38) могут быть приведены к форме с использованием понятий допускаемого напряжения и нормативного коэффициента запаса, т. е. к виду (2.31) или (2.35). Поэтому именно эти формы условий прочности используются далее в кзфсе сопротивления материалов. [c.73] В заключение обсудим смысловые различия между терминами предельное напряжение (т ред в сопротивлении материалов в предельная нагрузка Я в СНиП. С одной стороны, значение отвечает нахфяжению в, см. схему на рис. 2.13. С другой стороны, усилие фигурирует в условии прочности (2.36), использование которого при проектировании новой конструкции гарантирует ее эксплуатацию в условиях допускаемого состояния. Таким образом, величину ft правильнее было бы вазвать допускаемым усилием, а не предельным. [c.73] И сооружений на прочность. Речь идет о теории надежности. Здесь считается допустимым, что интервалы АВ и МЫ по схеме на рис. 2.13 частично перекрывают друг друга. В этом случае методами теории вероятностей вычисляют как вероятность К выхода элемента из строя, так и вероятность Р его надежной работы в течение всего срока эксплуатации. Разумеется, что вероятность К должна быть весьма мала, а вероятность Р — достаточно высока, т, е. близка к единице. [c.74] Сравнение конструкций, спроектированных по нормам [Д] и [Р], с одной стороны, и по нормам [в] и [ст], с другой, показывает, что в последних нередко имеются неиспользованные резервы прочности. Эти обстоятельства следует рассматривать в качестве упомянутых веских доводов в пользу частичной корректировки традиционных норм для [в] и [ст]. [c.74] Методы теории надежности ввйду своей сложности далеко выходят за рамки курса сопротивления материалов и поэтому в нем не рассматриваются. [c.74] Вернуться к основной статье