Условия прочности при переменных напряжениях и запасы прочности

УСЛОВИЯ ПРОЧНОСТИ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ И ЗАПАСЫ ПРОЧНОСТИ [c.256]

Было установлено, что основную роль в образовании трещин усталости и разрущении металла от повторно-переменных нагрузок играют местные напряжения. Поэтому условие прочности при переменных напряжениях придётся составлять так, чтобы именно местные напряжения не превышали предела выносливости с коэффициентом запаса к , т. е. [c.752]

Усталостная прочность деталей машин зависит от условий эксплуатации, конструктивных, технологических и других факторов. Поэтому при конструировании деталей машии расчет на прочность при переменных напряжениях большей частью носит проверочный характер и заключается в определении фактического коэффициента запаса п и сравнении его с допустимым (требуемым) коэффициентом запаса п]. [c.595]

Расчеты на прочность при переменных напряжениях в большинстве случаев выполняют как проверочные. При этом расчет производят в форме проверки расчетного (действительного) коэффициента запаса прочности s для каждого из предположительно опасных сечений детали и сравнении его с допускаемым значением [. ] для данной конструкции, причем должно выполняться условие прочности [c.25]

Прочность деталей при переменных напряжениях зависит от конструктивного оформления, технологии изготовления, а также условий эксплуатации. Поэтому расчет на прочность при переменных напряжениях носит поверочный характер и заключается в определении ко )-фициента запаса. Оценивают коэффициенты запаса в процессе проектирования с учетом конкретных технических и экономических условий. [c.266]

Для учета случайных нагрузок, возможных неточностей расчета и изготовления изделий, а также других неизвестных переменных вводят коэффициент запаса прочности. С помощью этого коэффициента обеспечивается уменьшение предельного (опасного) напряжения до величины допускаемого, при котором детали или конструкции могут длительно и надежно работать в заданных условиях. [c.251]

Запасы усталостной прочности при сложном напряженном состоянии. Рассмотрим сначала определение запаса прочности при совместном изгибе и кручении вала при действии переменных напряжений, изменяющихся по симметричному циклу. Запас прочности по подобному циклу найдем из условия (62), внося в него зависимости (77) [c.611]

Прочность деталей при переменных напряжениях определяется конструктивным оформлением и технологией их изготовления, а также условиями эксплуатации. Поэтому расчет на прочность при переменных напряжениях носит поверочный характер и заключается в определении коэффициента запаса. [c.196]

При расчете на усталость деталей, работающих в таких условиях, когда разрушение обусловлено главным образом увеличением амплитуды напряжений при мало изменяющихся средних напряжениях (например, при работе в условиях, близких к резонансным), переход к предельному состоянию рассматривается как результат увеличения только амплитуды переменных напряжений, т. е. по линии СС" (см. рис. 6.14). В этом случае расчет осуществляется при неизменном (Тт и запас прочности (/г ) составляет [c.125]

Запас прочности по пластическим деформациям Пт > 1,3, запас прочности при работе в условиях переменных напряжений и = 1,22,2. [c.541]

При симметричном цикле опасным напряжением является предел выносливости, который, как правило, всегда меньше предела текучести материала. Допускаемая величина напряжения при симметричном цикле [p i] найдется путем деления предела выносливости p t на коэффициент запаса прочности kr, который, кроме основного коэффициента запаса ка, должен включать коэффициент концентрации напряжений а д, масштабный коэффициент и, в случае надобности, коэффициенты, учитывающие влияние технологии изготовления и условий эксплуатации детали K и Если переменные нагрузки меняются не плавно, а сопровождаются резкими ударами, то дополнительно должен быть введен еще и динамический коэффициент Кд, числовые значения которого в этих случаях колеблются обычно между единицей и двумя. Таким образом, как для хрупких, так и для пластичных материалов [c.563]

На основе предварительного расчета, производимого без учета переменности напряжений, но по пониженным допускаемым напряжениям, определяют требуемые размеры детали учитывая принятую технологию изготовления детали, устанавливают ее конструктивные формы и выполняют соответствующий рабочий чертеж. Уточненный расчет на прочность с учетом переменности напряжений во времени и влияния на прочность детали различных конструктивных и технологических факторов (концентрации напряжений и т. п.) производят по размерам, взятым с рабочего чертежа детали. В результате расчета для предположительно опасных сечений детали определяют фактические коэффициенты запаса прочности, которые сопоставляют с коэффициентами запаса, требуемыми для данной конструкции. При таком проверочном расчете условие прочности [c.424]

Выражения для условий прочности, приведенных напряжений и запасов прочности при нестационарном режиме переменных напряжений [c.176]

Этот коэффициент может быть использован либо цри определении допускаемого напряжения, либо при определении расчетных нагрузок. Гровер и другие [I] предложили ряд этапов использования коэффициента запаса прочности при проектировании конструкций, работающих ца усталость. Другой метод заключается в использовании рекомендуемых коэффициентов понижения допускаемого напряжения, приведенных в табл. 11.1. Эти коэффициенты позволяют приспособить стандартные допускаемые напряжения к различным условиям нагружения переменными на.грузками . [c.270]

Какими преимуществами обладают стандартизованные детали (сборочные единицы) при конструировании и выполнении ремонтных работ 7. Что такое стандартизация и унификация деталей и сборочных единиц машин и каково их значение в развитии машиностроения 8. Какие основные требования предъявляются к машинам и их деталям 9. Назовите материалы, получившие наибольшее применение в машиностроении, и укажите общие предпосылки выбора материала для изготовления детали. 10. Какое напряжение называется допускаемым и от чего оно зависит 11. От чего зависит размер предельного напряжения и требуемого (допускаемого) коэффициента запаса прочности 12. Дайте определения цикла напряжений, среднего напряжения цикла, амплитуды напряжения и коэффициента асимметрии цикла напряжений. 13. Какой цикл напряжений называется симметричным, отнулевым, асимметричным 14. Могут ли в детали, работающей под действием постоянной нагрузки, возникнуть переменные напряжения 15. Укажите основные факторы, влияющие на значение допускаемого напряжения и коэффициента запаса прочности. 16. Что следует понимать под табличным и дифференциальным методами выбора допускаемых напряжений 17. Запишите формулу для вычисления допускаемого напряжения при симметричном цикле и статическом нагружении детали. Дайте определения величин, входящих в эти формулы. 18. Запишите формулу для вычисления значения расчетного коэффициента запаса прочности при симметричном цикле напряжений для совместного изгиба и кручения. 19. Укажите основные критерии работоспособности и расчета деталей машин. Дайте определения прочности и жесткости. 20. Сформулируйте условия прочности и жесткости детали. [c.20]

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]

Чтобы оценить работоспособность детали на режиме с напряжением а, температурой Т, временем работы t и соответствующими прочностными характеристиками материала (напряжение и температура могут быть как постоянными, так и циклически меняющимися), следует рассмотреть возможные пути отклонения этих параметров от расчетных значений[2]. Такими отклонениями могут быть превышение постоянными или переменными напряжениями расчетных из-за неточного определения максимальной нагрузки, отклонение температуры из-за ухудшений условий охлаждения, увеличение продолжительности работы, снижение механических свойств материала из-за технологических отклонений или из-за особенностей условий эксплуатации (усиленная коррозия) и др. Считая каждое из возможных отклонений независимым, можно установить то значение параметра режима, при котором произойдет разрушение детали, если остальные параметры останутся неизменными. Запасом прочности по данному параметру называют отношение его разрушающей величины к действующей при неизменных значениях других параметров. [c.93]

При постоянной температуре запасы прочности по напряжениям и по долговечности П( связаны формулой (1.11), и условие (2.28) приводит к тем же соотношениям, что и условие эквивалентности по относительной долговечности. При переменной температуре эти условия приводят, вообще говоря, не к одинаковым результатам. [c.105]

В ответственных случаях следует производить проверочный расчет муфты, предусматривающий определение ее ресурса для заданных условий эксплуатации. Напряженно-деформированное состояние при этом отыскивается суперпозицией напряженных состояний, обусловленных всей совокупностью действующих силовых факторов. При суммировании координатных напряжений следует считать, что плоскости радиальной несоосности и углового перекоса совпадают, что идет в запас прочности. Следует также учитывать циклический характер напряжений от действия переменного вращающего момента и компенсации радиального и углового смещений. Используя суммарные значения координатных напряжений, определяются главные напряжения, шаровые и девиаторные. По методике, изложенной в п. 5.4, определяется температурное состояние торообразной оболочки. Муфта считается пригодной для заданных условий эксплуатации, если минимальная из локальных ее долговечностей, определенных с помощью зависимости (3.12), оказывается больше заданного ресурса. [c.123]

С точки зрения повышения прочности предпочтительны болты и шпильки с диаметром стержня, равным (0,85—1,0) от внутреннего диаметра резьбы. Такие болты и шпильки равнопрочны и менее жестки (рис. 6.21), а при наличии термических напряжений, при всех прочих равных условиях, нагружаются меньшей максимальной силой. Одновременно за счет уменьшения переменной составляющей циклической нагрузки они обладают большим запасом усталостной прочности. [c.206]

При оценке прочности и ресурса элементов конструкций, работающих в условиях малоциклового нагружения при переменных температурах и сложнонапряженном состоянии, возникают две связанные задачи определение напряженно-деформированного состояния элементов конструкций при работе материала максимально нагруженных зон за пределами упругости, когда развиты упру-гонластические деформации и деформации ползучести, и на базе полученной информации оценка запасов прочности и долговечности при малоцикловом неизотермическом нагружении. Характер протекания процесса деформирования за пределами упругости и циклические деформации, определяющие формирование предельного состояния материала, зависят от режима термосилового воздействия на деталь и параметров термомеханической нагруженности максимальная температура, градиент температур, длительность и форма термического и силового циклов нагружения и др.), а также сочетания нестационарных режимов нагружения в период эксплуатации изделия. [c.11]

В восемнадцати предшествующих главах были изложены различные разделы механики деформируемого твердого тела, при этом практическая направленность каждого из них не очень акцентировалась. Но основная область приложения механики твердого тела — это оценка прочности реальных элементов конструкций в реальных условиях эксплуатации. С этой точки зре-нпя различные главы приближают нас к решению этого основного вопроса в разной степени. Классическая линейная теория упругости формулирует свою задачу следуюш им образом дано пекоторое тело, на это тело действуют заданные нагрузки, точки границы тела претерпевают заданные перемещения. Требуется определить поле вектора перемещений и тензора напряжений во всех точках тела. После того как эта задача решена, возникает естественный и основной вопрос — что это, хорошо или плохо Разрушится сооружение или не разрушится Теория упругости сама по себе ответа на этот вопрос не дает. Правда, зная величину напряжений, мы можем потребовать, чтобы в каждой точке тела выполнялось условие прочности, т. е. некоторая функция от компонент о.-,- не превосходила допускаемого значения. В частности, можно потребовать, чтобы нигде не достигалось условие пластичности, более того, чтобы по отношению к этому локальному условию сохранялся некоторый запас прочности, понятие о котором было сообщено в гл. 2 и 3. Мы знаем, что для пластичных материалов выполнение условия пластичности в одной точке еще не означает потери несущей способности, что было детально разъяснено на простом примере в 3.5. Поэтому расчет по допустимым напряжениям для пластичного материала безусловно гарантирует прочность изделия. Для хрупких материалов условие локального разрушения отлично от условия наступления текучести и локальное разрушение может послужить началом разрушения тела в целом. Поэтому расчет по допускаемым напряжениям для хрупких материалов более оправдан. Аналогичная ситуация возникает при переменных нагрузках и при действии высоких температур. В этих условиях даже пластические материалы разрушаются без заметной пластической деформации и микротрещина, возникшая в точке, где 42 [c.651]

Расчет детали, служащий для определения ее основных размеров (проектный расчет), обычно выполняется приближенно без учета переменности напряжений, но по пониженным допускаемым напряжениям. После выполнения рабочего чертежа детали производится ее уточненный проверочный расчет с учетом переменности напряжений, а также конструк-1ИВНЫХ и технологических факторов, влияющих на усталостную прочность детали. При этом расчете определяют коэффициенты запаса прочности п для одного или нескольких предположительно опасных сечений детали. Эти коэффициенты запаса сопоставляют с теми, которые назначают для деталей, аналогичных проектируемой при заданных условиях ее эксплуатации. При таком проверочном расчете условие прочности имеет вид [c.559]

При сложном напряженном состоянии, характеризуемом синхронными переменными нормальными напряжениями amax = (Tm aa И касательными Tmax= m Гa, ззпа-сы прочности определяются из условия сопротивления усталостному разрушению (6.19) или (6.20) при действии напряжений с симметричным циклом. Для этого переход к предельному состоянию рассматривается при пропорциональном возрастании Оа и Та на величину запаса прочности п. Тогда из соотношения (6.19) [c.126]

Необогреваемые детали — барабаны, коллекторы, соединительные и магистральные трубопроводы—обычно рассчитывают по средней температуре протекающей среды. Однако в отдельных деталях могут быть сложные температурные условия при непостоянстве температуры во времени. Так, в исходных коллекторах пароперегревателей вследствие неравчомерностп тепловой работы отдельных секций н колебаний средней температуры пара создаются большг е переменные температурные напряжения. Учесть нх трудно, поэтому опп должны быть компенсированы при расчетах достаточным запасом прочности. [c.34]

На стадии проектирования турбомашины возбуждающие силы, действующие на ротор, неизвестны, в связи с чем ограничения на такие параметры, как переменные напряжения или соответствующие запасы, обычно не включаются в рассмотрение. Однако имеющийся опыт по созданию и последующей работе аналогичных конструкций может служить информацией о наиболее опасных диапазонах собственных частот колебаний ротора или ьрэектируе-мой ступени. В этом случае ограничения могут быть косвенными и накладываться на собственные частоты колебаний. В частности, по аналогии с ограничениями по запасам статической прочности, приведенными в 19, может быть задано условие, чтобы частота вращения диска при колебаниях по данной форме не была ниже заданной. В роторах в основном встречаются связанные колебания систем, й, в частности, дисков с лопатками. В связи с этим при проектировании диска отстройку по частоте следует производить, учитывая этот фактор. [c.215]

Асимметричный цикл нагружения. Расчет на прочность таких деталей, как диски и валы, которые работают при действии переменных напряжений на фоне статических напряжений от центробежных сил и термических нагрузок, выполняют на основе гипотеа усталостной прочности для сложного напряженного состояния асимметричного цикла. Для диска характерным является сочетание переменного изгиба с расположением узловых линий по, диаметру или по окружности с двухосным статическим растяжением. Для вала характерным является сочетание переменных напряжений круче-, ния, растяжения и изгиба со статическим крутящим и изгибающим напряжением. Запас усталостной прочности в условиях сложного напряженного состояния можно определить, приведя асимметричный цикл переменных напряжений к симметричному через известные зависимости (Диаграммы предельных амплитуд) [c.85]

ДопушшемоВ напряжение. При проектировании конструкции необходимо обеспечить, чтобы при рабочих условиях конструкция с достаточной точностью выполняла те функции, для осуществления Которых она спроектирована. С точки зрения способности конструкции выдерживать нагрузки максимальное напряжение следовало бы сохранять ниже предела пропорциональности, поскольку только в этом случае при приложении и последующем сня тии нагрузок не возникнут остаточные деформации. Для того чтобы предусмотреть случайные перегрузки конструкции, а также возможные неточности изготовления конструкции и учесть возможность использования при исследовании конструкций неизвестных переменных, обычно вводится коэффициент запаса прочности путем выбора допускаемого напряжения (или рабочего напряжения), меньшего предела пропорциональности. Например, при расчете конструкции из стали, имеющей предел текучести 2200 кГ/см , в качестве допускаемого напряжения часто принимают 1400 кГ/см Таким образом, коэффициент запаса прочности по отношению к пределу текучести [c.17]

После выполнения рабочего чертежа детали производится ее уточненный проверочный расчет с учетом переменности напряжений, а также конструктивных и технологических факторов, влияющих на усталостную прочность детали. При этом расчете определяются фактические коэффициенты запаса прочности п для одного или нескольких предположительно опасрых сечений детали. Эти коэффициенты запаса сопоставляют с теми, которые назначают или рекомендуют для деталей, аналогичных проектируемой при заданных условиях ее эксплуатации. При таком проверочном расчете условие прочности имеет вид [c.652]

Если на деталь при работе действуют как статические, так и переменные напряжения, вызванные различными нагрузками, и повышенная температура, а прочностные характеристики материала меняются с течением времени или по числу циклов, следует учитывать возможные отклонения этих параметров от их расчетных значений. Расчетные статические напряжения могут возрасти из-за неточного определения максимальных перегрузок, переменные — из-за резонансного усиления колебаний, температура — из-за ухудшения условий охлаждения и т. д. Считал каждое из возможных отклонений независи.мым, можно устанозить предельное (разрушающее) значение данного параметра, если остальные останутся неизменными. Отношение предельного значения данного параметра к его расчетной величиие называют запасом прочности по данному параметру. Таким образом, запас прочности может оцениваться не только Отношением напряжений (17), но и отношениями нагрузок, времени работы, числа Циклов и т. д. Для ответственных деталей оценку запасов прочности производят по нескольким параметрам. [c.32]

Определение запасов прочности при усталости для нестационарного нагружения. Детали машин в условиях эксплуатации часто нагружаются переменными напряжениями, амплитуда которых изменяется в процессе иагружеиия (нестационарное нагружение). При многоступенчатом нагружении (рис. 10, а) деталь работает иа нескольких уровнях нагружения. Непрерывное нагружение (рис. 10, б) характеризуется непрерывным изменением амплитуды действующих напряжений. При блочном нагружении (рис. 10, в) в каждом отдельном блоке осуществляется работа на разных режимах. Блочное нагружение типично для машии периодического действия. [c.568]

При очень большом числе циклов нагоужения (порядка 10 -1 (г), характерном для транспортных ГТУ (судовых, авиационных), и температурах, при которых ползучесть металла в пределах полотна диска не играет существенной роли, представляется наиболее обоснованным требование практически полного отсутствия пластических деформаций во всех циклах (за исключением разве некоторого, относительно небольшого, количества первых циклов). Этому требованию проще всего удовлетворить при проектировании с использованием расчетов, основанных на теории приспособляемости. Поэтому такой подход в последнее время кладется в основу нормирования запасов прочности для циклических режимов (с учетом температурных напряжений), соответствующих наиболее часто встречающимся в эксплуатации маневрам ГТУ. При этом следует отметить, что в тех случаях, когда в пределах полотна диска имеют место значительные концентраторы напряжений (на ободе, у отверстий для крепления и т.д.), обычный его упругий расчет (лежащий в основе расчета дисков по теории приспособляемости) необходимо дополнять расчетом его по схеме плоской задачи или пространственной осесимметричной задачи теории упругости (например, методом конечных элементов) с тем, чтобы при нахождении условий приспособляемости учесть фактические значения напряжений в районе концентраторов. В тех случаях, когда диск ГТД работает при таких температурах, при которых уже нельзя пренебречь ползучестью его материала, расчет диска по теории приспособляемости (даже если в рамках этого расчета вместо предела текучести используется какая-либо другая характеристика материала, связанная с ползучестью, например предел ползучести сгл на соответствующей базе и циклический предел упругости в условиях ползучести Sт), представляется недостаточным и его желательно дополнять расчетом стабилизированного цикла [71] и деформаций ползучести, накапливаемых в каждом таком цикле. Применительно к переменным режимам аварийного типа Например, пуск из холодного состояния с последующим мгновенным или просто очень быстрым набором перегрузочной мощности), в процессе которых могут возникать относительно большие пластические деформации (и, может быть, ползучесть), но зато известно, что число таких циклов нагружения за весь срок службы двигателя невелико (например, несколько десятков) описанный выше подход уже не является целесообразным. Для оценки запасов прочности применительно к таким режимам (определяемых как отношение числа циклов до разрушения или появления макроскопической трещины к фактическому числу циклов) необходим расчет, как минимум, параметров стабилизированного цикла или полный расчет кинетики нагружения - цикл за циклом, а также знание соответствующих критериев разрушения, учитывающих накопление повреждений от необратимых деформаций любого типа. аяя [c.483]

При выборе минимально допустимых значений запаса прочности (юычно исходят из двух противоположно направленных тенденций повышения надежности и максимального использования способности материала сопротивляться действию нагрузки, в том числе использования возможности его работы при наличии пластической деформации и деформации ползучести (в отдельных участках детали или детали в целом). В настоящее время общепринято допускать небольшие местные пластические деформации, возникающие при статическом нагружении детали В то же время в условиях переменных напряжений местные пластические деформации считаются недопустимыми. При повышенных температурах образование в процессе работы в детали небольших остаточных деформаций, вызванных процессами ползучести, неизбежно, и поэтому речь может идти лишь о том, какая величина этой деформации является допустимой. [c.532]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...