Запас прочности вероятностный

В отличие от существующих методов расчета по допускаемым напряжениям в общем машиностроении и по разрушающим нагрузкам в авиации и ракетной технике, где вероятностная природа нагрузок и несущей способности скрыта либо в коэффициенте запаса прочности, либо в коэффициенте безопасности, в данной работе характеристики вероятностного описания нагрузок и несущей способности непосредственно входят в формулы для определения размеров поперечного сечения, обеспечивающих заданную надежность элемента конструкции. Такой подход более адекватно отражает реальную работу элемента конструкции. [c.3]

Изложенные в настоящем параграфе соображения и зависимости, проиллюстрированные примерами расчета, характеризуют роль вероятностного подхода для определения необходимых запасов прочности или допускаемых напряжений, обеспечивающих тот или иной уровень надежности (по сопротивлению усталостному разрушению) для задаваемого ресурса эксплуатации и количества запасных частей. [c.182]

В настоящее время запас прочности и условия разрушения определяются не только с учетом истории деформирования и термомеханических условий деформации, но и с использованием математической теории надежности и вероятностных методов математической статистики [62—64]. [c.17]

Существуют и другие причины, по которым невозможно точно предсказать ресурс долговечности элементов машин. Одна из причин состоит в том, что при серийном или массовом изготовлении деталей в условиях одних и тех же режимов нагружения ресурс долговечности номинально одинаковых деталей может оказываться разным. Величина рассеяния неодинакова для производства тех или иных деталей и различных материалов и в ряде случаев может достигать больших значений. Очевидно, что случайное отклонение не связано с детерминированной частью расчета на выносливость и может быть лишь учтено при назначении запаса прочности. Для обоснования минимально допустимого в таких условиях запаса прочности пользуются вероятностными методами, исходящими, в частности, из фактически установленного рассеяния предельной величины накопленного повреждения А. Оценка этого рассеяния возможна по результатам программных испытаний. [c.15]

В курсе Детали машин студенты могут продолжить освоение вероятностных представлений о запасах прочности и о роли точности сопряжений, конструктивных и технологических факторов для несущей способности. [c.289]

Созданы методики и оборудование для усталостных испытаний высокомодульных материалов. Расчеты на прочность при переменных нагрузках как по коэффициентам запаса прочности, так и при помощи вероятностных методов расчета требуют знания характеристик сопротивления усталости материала. Для этого разработаны оборудование и методики проведения усталостных испытаний композитов при растяжении, изгибе, межслойном сдвиге и смятии в мало- и многоцикловой областях. Установлено, в частности, что современные углепластики обладают высоким сопротивлением усталости по сравнению с металлическими материалами, что позволяет эффективно применять их при значительных амплитудах переменных нагрузок. Были выявлены статистические закономерности подобия усталостного разрушения углепластиков и разработаны предпосылки создания инженерной методики оценки усталостной долговечности элементов конструкций из углепластиков. [c.17]

Сомножители rti, п , отражают возможные отклонения величин усилий, напряжений, характеристик прочности н других величин, от которых зависит несущая способность деталей и конструкций. При установлении приближенных величин запаса прочности для большой совокупности деталей различных конструкций, изготовляемых из различных материалов и работающих в различных условиях эти отклонения характеризуются статистически, подчиняясь вероятностным закономерностям. Величинам общего коэффициента запаса п также свойственно вероятностное распределение как результирующее распределение произведения сомножителей п , п , /ц. Величина п должна быть меньше, чем произведение максимальных значений п , [c.537]

В настоящей книге изложены основные понятия о характеристиках сопротивления усталости, методах их определения, факторах, влияющих на сопротивление усталости и традиционных детерминистических методах расчета на усталость по коэффициентам запаса прочности приведены методы статистической интерпретации случайной переменной нагруженности деталей и вероятностные методы расчета их на усталость. Эти методы касаются расчетов ресурса до появления первой макроскопической трещины усталости в тех деталях, которые испытывают за срок службы суммарное число циклов повторения амплитуд напряжений Л сум > Ю Циклов, т. е. расчетов на многоцикловую усталость. Даны примеры, поясняющие использование изложенных методов расчета. [c.6]

Вероятностные методы расчета на прочность эффективны и могут рассматриваться и применяться как нормативные при требуемой вероятности безотказной работы С 0,99ч-0,999. При Рт > 0,999 вследствие ограниченной информации о нагрузках и прочности нормативные расчеты на прочность целесообразно строить на основе нормирования допустимых значений коэффициентов запаса прочности, вычисляемых с учетом рассеяния характеристик нагруженности и прочности. Вероятностные методы расчета на прочность в этом случае могут быть использованы для обоснования нормативных значений коэффициентов запаса. [c.182]

В настоящее время в ряде случаев указанный детерминистический подход является недостаточным, и требуется применение более эффективных вероятностных методов расчета на усталость (см. гл. 6). Однако часто объем экспериментальной информации о нагрузках и прочности, необходимой для использования вероятностных методов расчета, является ограниченным, что снижает достоверность получаемых оценок ресурса и надежности. В этих случаях применение детерминистических подходов, основанных на вычислении коэффициентов запаса прочности, остается оправданным. [c.170]

Величины допустимых коэффициентов запаса прочности [п] перекрывают возможные случайные колебания показателей прочности и нагруженности и непосредственно связаны с надежностью. С ростом значений [ ] увеличивается вероятность безотказной работы, приближаясь к единице. Вероятностные методы расчета на усталость раскрывают эту связь и помогают обосновать нормативные величины [п] (см. гл. 6). [c.175]

Методика расчетов элементов конструкций на усталость получила развитие в связи с теоретическими и экспериментальными исследованиями вероятностных условий циклического разрушения с учетом влияния конструктивных факторов и режима нагружения. Для стационарного и нестационарного переменного нагружения предложена в работе [41] статистическая трактовка запасов прочности от изменчивости несуш,ей способности и условий нагру-женности элементов конструкций. При этом используются нормальные логарифмические кривые распределения для характеристик усталости, в том числе для накопленного повреждения. В работах [42, 43] для таких же условий нагруженности осуществлен вероятностный расчет на прочность на основе закономерностей подобия и линейного суммирования повреждения с поправ- [c.256]

На стадии доводки опытного экземпляра машины на стендах и полигонах в ряде случаев могут быть получены путем тензометрирования функции распределения амплитуд напряжений. Проводят также усталостные испытания наиболее ответственных элементов конструкции. Полученные данные позволяют оценить в первом приближении функцию распределения ресурса деталей машины с помощью, вероятностных методов и вычислить запасы прочности. [c.281]

В том случае, когда не удается получить экспериментальную информацию, необходимую для расчета деталей на усталость вероятностными методами, расчет выполняют традиционными методами, основанными на вычислении коэффициентов запаса прочности (с. 176—181). [c.217]

Вопросы прочности конструктивных элементов в статистическом аспекте уже получили значительное развитие в области статического расчета инженерных сооружений. При рассмотрении статической прочности как действующие нагрузки, так и характеристики сопротивления материалов трактовались как величины, подчиняющиеся вероятностным закономерностям, однако независящими друг от друга. Для деталей конструкций и мащин, работающих на усталость, сопротивление разрушению приходится рассматривать зависящим от условий нагружения в силу постепенного накопления изменений в состоянии металла, характеризуемого как накопление усталостного повреждения. При этом, как уровень переменной напряженности, так и характеристики усталости во многих случаях должны рассматриваться в вероятностном смысле и в этом же смысле должны трактоваться вопросы запасов прочности. [c.3]

Под уникальной конструкцией при дальнейшем анализе будем понимать такую механическую систему, которая после ее проектирования и изготовления может отрабатываться путем проведения лишь очень малого числа п специальных испытаний на прочность (например, до разрушения). Для указанных систем характерно то, что объем испытаний (п=2- 5), как правило,, предопределен возможностями технологической базы, стоимостью или сроками отработки изделия до сдачи в серийное производство. В св и с этим возникает задача выбора такого запаса прочности Г], при котором, с учетом неопределенности исходных данных, требования к надежности конструкции удовлетворяются. Обычно рассматриваемая вероятностная постановка задачи [70], предполагающая, что все исходные данные определены при числе испытаний п—)-оо, не позволяет учитывать огра- [c.89]

При расчетах прочности, ресурса и надежности элементов конструкций в вероятностном аспекте коэффициенты запаса прочности, как правило, не используют, а, следовательно, не используют понятия допустимых напряжений, циклов нафужения, температур и т. д. [c.74]

Требования к качеству конструкции (показатели прочности и надежности). В соответствии с этими требованиями нормированию должны подлежать либо требуемые уровни надежности, выраженные в форме вероятностных характеристик, либо некоторые детерминированные показатели, обеспечивающие эквивалентный уровень качества (запасы по прочности и долговечности). [c.452]

Расчет по предельным состояниям, являясь также детерминированным,. позволяет глубже отразить вероятностную природу условий прочности благодаря расшифровке коэффициента запаса, расчленению его на отдельные компоненты и придания каждому компоненту определенного физического смысла, связанного с изменчивостью тех или иных величин [9, с. 44]. [c.39]

При применении вероятностных методов расчета обходятся без коэффициентов запаса, а оперируют допустимой вероятностью разрушимости [44]. Лишь в этом случае при правильно учтенных факторах возможно совпадение расчетной и конструкционной прочности в том смысле, что совпадут средние величины, законы распределения и дисперсии расчетной и конструкционной прочности. [c.268]

Кроме обтенринятого обозначения запаса прочности S, н учебнике при вероятностных расчетах принято старое обозначение п, т. к. S используется для средпего квадратического отклонения. [c.13]

Развитие вероятностных методов расчета на прочность при мпо-гоцикловой усталости с использованием расчетных завпси.мостей для статистического запаса прочности (6) и вероятности разрушения связано с необходимостью оценки параметров распределения (среднее значение и дисперсия) вблизи центра рассеяния и функций плотности распределения пределов выносливости и действующих напря- [c.67]

Пример возможного построения изучения вопросов надежности по первому направлению привел акад. АН УССР С. В. Серенсен. Так, в курсе сопротивления материалов студенты могут ознакомиться с вероятностно-статистическим подходом к вопросам прочности путем соответствующей интерпретации механических свойств и роли дисперсии для оценки величин запасов прочности. В курсе деталей машин студенты могут расширить вероятностные представления о запасах прочности и о роли точности для несущей способности сопряжений. [c.280]

Оценка работоспособности по механическим свойствам. Коэффициент работоспособности. В реальных изделиях часто наблюдается случайность в распределении прочности конструкции и действующей нагрузки. Случайность в распределении прочности обусловлена допусками на физико-механические свойства материала и геометрические параметры конструкции. Случайность в распределении нагрузки вызвана нестабильностью эксплуатационной ситуации (окружающей среды). Расчет сводится к оценке истинных гипотез коь инированных событий и нахождению случайности в распределении событий параметрического прогнозирования. Оба события (распределение нагрузки и прочности конструкции) являются истинными, и совместность их проявления оценивается коэф-фшщентом работоспособности. Если принять, что наблюдается нормальное распределение, то в критическом случае выбора показателя работоспособности происходит наложение площадей, ограниченных кривыми рассеяния нагрузки и прочности полученная ситуация отображена на рис. 6.9. Область наложения площадей кривых 5 соответствует вероятности отказа. Показанная на рис. 6.9, а ситуация с использованием вероятностей значительно отличается от случая, когда учитывается лишь запас прочности. Вероятность отказа может быть совершенно различной при одном и том же запасе прочности, при разных формах кривых (или разных средних квадратических отклонениях), нагрузки и прочности материала. Существенно новый подход к формированию качества изделий с учетом надежности требует учитывать вероятностное распределение свойств нагрузки и конструкций. Гарантией надежной работы изделия служит тот случай, когда математическое ожидание прочности превьинает математическое ожидание нагрузки при этом допускается некоторое наложение площадей кривых распределения, вычисляемых с помощью нормальной функции распределения Ф ( ) ис. 6.9, б). Известно, что [c.246]

Более общий подход к расчетной оценке надежности технических объектов основан на трактовке отказа как результата взаимодействия объекта как физической системы с другими объектами и окружающей средой [4-7, 20, 40, 44]. Однако большинство показателей надежности сохраняют смысл и при этом подходе. Вместе с тем нельзя смешивать показатели надежности с количественными характеристиками, не имеющими четкого вероятностно-статистического смысла, например с коэффициентами запаса прочности. На стадии проектирования и конструирования показатели надежности трактуют как характеристики вероятностных или полуверо-ятностных математических моделей создаваемых объектов. Соответствующие значения показателей называют расчетными. На стадиях экспериментальной обработки испытаний роль показателей надежности выполняют статистические (точечные или интервальные) оценки вероятностных характеристик. Соот- [c.22]

Вероятностная оценка прочности и ресурса элементов конструкций. Основные аспекты их расчета. Условия на-груженности элементов конструкций и характеристики прочности, обладают рассеянием, являющимся следствием изменчивости условий эксплуатации и отклонений в свойствах материалов и технологии изготовления изделий. Таким образом, в правой части ранее приведенных выражений для запасов прочности в силовых, деформационных и временных факторах числителям и знаменателям свойственны случайные отклонения. Статистическая оценка величин числителей и знаменателей в выражении запаса прочности отображается соответствующими функциями рас- [c.8]

Влияние на сопротивление усталости поверхностных упрочняющих обработок и защитных покрытий учитывается коэффициентами р и 6. При вероятностной оценке запаса прочности в случае контакта однородных материалов можно считать, что-характеристика рассеяния долговечностей Sigjv при фреттинге остается такой же, как при испытаниях на обычную усталость. [c.154]

Сомножители щ, щ. Лз отражают воз-.можные отклонения величин усилий, напряжений, характеристик прочности и других величин, от которых зависит несущая способность деталей и конструкций. При установлении приближённых величия запасов прочности для боль-нюй совокупности деталей различных конструкций, изготовляемых из различных материалов и работающих в различных условиях, эти отклонения характеризуются статистически, подчиняясь вероятностным закономерностям. Величинам общего коэфициента запаса п также свойственно вероятностное распределение, как результируюн1ее распределение произведения сомножителей 1, Лз, Яд. Величина п должна быть eньшe, чем произведение максимальных значений 1. и,, "з- Благодаря отсутствию в большинстве случаев данных о вероятностном распределении величин / 1, Яо, щ их значения намечаются на основании опыта конструирования, доводки и эксплоатации машин и узлов. [c.384]

Запас прочности деталей [Л щах]— шах = 135— 117= 18 мкм. Фактические запасы прочности выше, так как в соединении (с вероятностью 0,9973) не будет натягов, больших чем вероятностный максимальный натяг Л х мгньших, чем вероятностный минимальный натяг [c.339]

При оценке прочности стали обычно пользуются нормативными величинами. Принимая во внимание существующее рассеяние характеристик жаропрочности и не имея возможности вероятностных оценок, используют коэффициент запаса. Например, для металла котельных агрегатов предложен коэффициент запаса, равный 1,5 [43]. При таком подходе не учитываются в достаточной мере индивидуальные особенности материала в случае технологичного материала с высокой однороднос- [c.105]

Стохастический характер внешних воздействий и характеристик сопротивления усталости и разрушению заставляет особое внимание уделять совершенствованию вероятностной модели ресурса парка авиаконструкций, обеспечивающей введение минимально необходимых запасов за счет рациональности учета рассеяния переменной нагруженности, долговечности, скорости распространения трещин, остаточной прочности и обнару-живаемости дефектов элементов конструкций. [c.4]

Второе направление — определение показателей надежности при проектировании. Следует заметить, что разработанный академиком Е. А. Чудаковым метод расчета автомобильных конструкций на прочность в виде коэффициентов запаса не позволяет перейти к оценке ресурсов деталей фактически речь идет об интуитивном методе прогнозирования, когда проектируемые детали сравниваются с аналогичными деталями, хорошо зарекомендовавшими себя в эксплуатации. Поэтому, начиная с 60-х годов применительно к деталям шасси автомобиля, получили равитие вероятностно-статистические методы, наибольший вклад в разработку которых внесли Н. А. Бухарин, Б. В. Гольд, И. Г. Пархиловский, И. С. Цитович, [c.3]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...