Колебания упругих тел и усталость материалов

Большая частота действия клапанных пружин вызывает усталость материала, потерю упругости, а с течением времени и поломки. Особенно тяжелы условия работы пружин при резонансе, когда частота собственных колебаний пружин равна или кратна частоте открытия и закрытия клапанов. [c.161]

Нагрузка от упругих колебаний. Силы давления газов и силы инерции, являясь переменными, периодически изменяющимися силами, вызывают упругие колебания деталей и двигателя в цело.м. Возникающие при этих колебаниях дополнительные напряжения, складываясь с основными, достигают опасных величин при явлениях резонанса. Но и при отсутствии резонанса напряжения от упругих колебаний крайне нежелательны, так как, будучи знакопеременными напряжениями, они вызывают снижение предела усталости материала деталей. С целью ослабления вредного действия нагрузки от упругих колебаний принимают ряд мер, которые можно разделить на конструктивные и технологические. [c.104]

При расчете пружин или других элементов основания фундамента силу упругости нельзя рассматривать как статическую силу, так как речь идет о знакопеременном цикле напряжений и любой материал в этих условиях, как известно, обладает меньшей сопротивляемостью, чем при статических нагрузках. На основании проведенных до настоящего времени опытов можно приближенно считать, что вследствие явлений усталости материала выносливость его при колебаниях (вибропрочность) составляет только около Уз статической прочности. Соответственно этому для симметричных циклов загружений, т. е. для нагрузок, непрерывно изменяющихся в пределах между положительным и равновеликим отрицательным максимальными значениями, можно допускать только до 7з предельно допускаемого для статических нагрузок напряжения. Другими словами, запас прочности против знакопеременного напряжения должен быть равен тройной величине запаса при статическом приложении напряжения. Таким образом, с точки зрения сопротивления материала знакопеременное загружение эквивалентно статическому загружению силой, увеличенной в 3 раза. Следовательно, если силу упругости умножить на коэффициент усталости (J =3, то полученная величина [c.12]

Упругие элементы должны быть рассчитаны так, чтобы как в рабочем режиме, так и при возможном прохождении через резонанс, они не испытывали перенапряжения. Степень увеличения колебаний при прохождении через резонанс зависит не только от затухания, но и от скорости разгона или выбега машины. Если в качестве худшего случая предположить медленный разгон или остановку, то машина будет долго находиться в состоянии прохождения через резонанс и нет существенной разницы по сравнению с резонансным увеличением колебаний при постоянном числе оборотов. Упругая сила тогда определяется при помощи коэффициента резонансного увеличения [по уравнениям (108) — (110)] и может случиться, что она окажется больше, чем в рабочем режиме. При расчете упругих элементов следует, однако, учитывать облегчающие моменты, а именно, что возмущающая сила может уменьшиться по сравнению с рабочим режимом и что речь идет о кратковременном напряжении, ввиду чего усталость материала не должна учитываться. Ход рассуждений поясняется следующим примером =- = 0,5 про- [c.55]

Таким же способом можно, для упрощения действовать и в случае неравенства частот собственных колебаний, если при вычислении динамического коэффициента принимать невыгоднейшую частоту собственных колебаний фундамента, так как это будет идти в запас прочности. Тогда достаточно вычислить, исходя из этой частоты, только один динамический коэффициент по уравнению (342), после чего эквивалентные статические силы получаются простым умножением действующих возмущающих сил на этот максимальный динамический коэффициент и на коэффициент усталости материала без необходимости предварительного разложения сил по направлениям собственных колебаний. Необходимым условием, однако, является, чтобы частоты собственных колебаний, возбужденных этой силой, находились все либо выше, либо ниже частот возмущающей силы, так как в противном случае, как выше было показано, отдельные компоненты силы упругости будут иметь обратный знак. [c.204]

Рели фундамент имеет дорезонансный режим колебаний при то эквивалентные статические силы и постоянные нагрузки рассматриваются как активные силы, а уравновешивающие их силы упругости основания — как реакции и из этих условий определяются усилия в отдельных элементах фундамента. (Точнее говоря, к фундаменту должны быть приложены силы, равные амплитудам периодических сил, умноженным на коэффициент усталости материала, остальное динамическое действие [c.205]

Собственно расчет жесткого фундамента машины производится следующим образо.м. В таком сооружении действуют воз.му-щающие силы, реакции упругого основания и силы инерции колеблющегося тела. Все эти силы взаимно уравновешиваются и вызывают в теле фундамента напряжения, которые должны быть умножены на коэффициент усталости материала для сравнения их с допускаемыми статическими напряжениями. Для упрощения расчета можно при высокой частоте возмущающей силы и низкой частоте собственных колебаний (виброизоляционный режим колебаний) пренебречь силами упругой реакции основания возмущающая сила практически уравновешивается силами инерции фундамента. И, наоборот, в случае низкой частоты возмущающей силы и высокой частоты собственных колебаний (дорезонансный режим колебаний) можно пренебречь силами инерции и возмущающая сила при этом практически уравновешивается реакциями упругого основания. [c.13]

Эта перемена направления упругих сил, соответствующих отдельным видам колебаний, отражается также и на перемещениях фундамента горизонтальная сила упругости, приложенная в точке А2 (рис. VI.11), отличающаяся от эквивалентной статической силы только отсутствием коэффициента усталости материала, вызывает маятниковые колебания относительно полюса А, а сила упругости, приложенная в этой точке Л], вызывает такие же колебания относительно полюса Лг оба эти колебания происходят с частотой возмущающих сил и взаимно накладываются. Если при этом соответствующие частоты собственных горизонтальных колебаний обе выше или обе ниже частоты возмущающей силы, то эти силы упругости в определенный момент вызывают повороты в одинаковом направлении (см. силы Р[ и Рг на рис. VI.И, которые обе вызывают поворот против часовой стрелки относительно соответствующего полюса), а результи- [c.203]

Применительно к коленчатому валу, колебания его элементов возникают вследствие воздействия давления газов при вспышке и прекращения этого воздействия после окончания рабочего хода. Под действием вспышки происходит закручивание вала в пределах упругих деформаций, а затем возвращение его в исходное положение после прекращения действия вспышки. Обычно возвращение закрученной части вала в исходное положение под действием упругих сил настолько интенсивно, что вал закручивается (после перехода через нейтралььюе положение) в обратную сторону, но на несколько меньший угол. Явления последующей попеременной закрутки (колебания) от единичного действия силы повторится несколько раз до полного затухания. Если одно из таких закручиваний вала упругими силами, в сторону действия силы, совпадает с новым нагружением вала от действия вспышки, то деформация закручивания увеличится и может перейти за пределы упругих деформаций. Вал при этом разрушится. Такие колебания вала называют крутильными. Они весьма опасны в случаях, когда частота собственных колебаний вала совпадет с частотой действия газовых сил. Разрушения вала могут произойти и от усталости материала в случаях, когда повторные действия сил будут вызывать повторные закручивания вала в течение длительного времени в пределах даже упругих деформаций. [c.312]

Мы привели пример, когда весьма малая пластическая деформация, не учитываемая законом Гука, приводит к весьма существенному изменению напряжённого состояния тела, вследствие продолжительности действия нагрузки. Можно привести аналогичный по результатам пример изменения напряжённого состояния тела и даже его разрушения, вследствие большого числа циклов периодически меняющейся во времени нагрузки. Такое йроявление пластических свойств называется усталостью. Затухание свободных упругих колебаний тел, связанное с внутренним трением или с явлением гистерезиса, также является результатом неточности закона Гука и проявления пластических свойств материала. Но при средней продолжительности времени действия нагрузок, средних скоростях деформаций, среднем числе циклов колебаний и нормальной температуре твёрдые тела с достаточной точностью можно считать упругими до тех пор, пока возникающие в них напряжения и деформации не превосходят определённых значений. В области, где напряжения и деформации выше этих пределов, твёрдые тела получают ббльшую или меньшую пластическую деформацию можно добиться значительного роста пластических деформаций от нагрузки, прибегая либо к чисто механическим воздействиям (давление), либо к нагреванию. Поэтому следует говорить не столько об упругом или пластическом теле, сколько об упругом и пластическом состояниях твёрдого тела. Эти понятия в отличие от общепринятых, например, в отличие от приведённого выше определения пластичности, являются вполне определёнными и строгими. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...