Удельная прочность конструкции

В настоящем издании книга переработана, дополнена и уточнена. Написана новая глава Панели , рассмотрены общие случаи нагружения некоторых типов соединений, введен критерий удельной прочности конструкции, уточнены коэффициенты ряда эмпирических формул. Материал переработан в соответствии с требованиями Международной системы единиц (СИ). Формулы отличаются от вариантов первого издания тем, что в книге разграничены понятия массы и веса. [c.4]

УДЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ [c.344]

Как видим, выражение удельной прочности конструкции отличается от всех видов ранее приведенных выражений удельной прочности материалов. [c.345]

Что такое удельная прочность конструкции [c.362]

Такие требования обусловлены а) резко усложняющимися условиями работы конструкций (высокие напряжения и скорости их приложения, все более сложные схемы напряженного состояния, все чаще встречающееся при эксплуатации одновременное воздействие комплекса факторов) б) необходимостью уменьшения массы конструкций (повышения удельной прочности материала), увеличения их долговечности. [c.530]

Более полно удается использовать прочность стеклянного волокна в стеклотекстолитах, получаемых из стеклянной ткани, пропитанной полимерной смолой. При разрушении стеклотекстолитов появляются трещины в полимерной смоле — в местах перегиба нитей стеклоткани. Поэтому и здесь прочность стеклянных волокон используется не полностью. Наиболее полно можно использовать ее при изготовлении некоторых типов конструкций, например труб, осесимметричных оболочек, когда удается наматывать стекловолокно в разных направлениях под натяжением. Таким путем можно добиться одинаково высокой прочности в различных направлениях. Так, для стеклопластиков, армированных в одном направлении, удается получить при растяжении прочность до 1 ГПа (модуль упругости Е = = 42 ГПа). Плотность стеклопластика вчетверо меньше плотности стали, а потому удельная прочность его (т. е. прочность, приходящаяся на единицу массы) оказывается в несколько раз более высокой, чем [c.43]

Алюминиевые сплавы в качестве конструкционного материала обладают высокими технико-экономическими показателями, обеспечивающими целесообразность их применения. При одинаковых прочностных показателях удельная прочность некоторых марок алюминиевых сплавов выше, чем из среднеуглеродистой стали, почти в 3 раза. Это позволяет уменьшить металлоемкость конструкции, облегчает транспортирование оборудования, монтажные и ремонтные работы и т. д. Прессованием можно изготовить из алюминиевых сплавов сложные по профилю, точные и очень крупные по размерам изделия. Конструкции [c.35]

Удельная прочность любых материалов, используемых в транспортных средствах, всегда является важной характеристикой в результате ее прямой связи с энергетическими расходами, эксплуатационными характеристиками и коммерческими соображениями. Налагаемые на конструкции транспортных средств ограничения по габаритам, внешнему виду, а также требования соответствуюш их законоположений дают основание считать использование композиционных материалов в этой отрасли особенно перспективным. [c.12]

С инженерной точки зрения стекло представляет интерес из-за своей низкой себестоимости, достаточно высокой удельной прочности, однородности, высокого сопротивления удару, отличной химической и теплостойкости, а также благодаря своей технологичности. Отличные изоляционные качества стекла позволили использовать его для термической изоляции конструкций. Хорошие диалектические свойства привели к использованию стекла в обтекателях антенн радиолокаторов. [c.83]

Углерод, графит и другие высокопрочные упрочнители менее перспективны в судостроении, чем стекла. Существует небольшая вероятность того, что, по крайней мере, в ближайшем будущем стоимость таких материалов может быть снижена до уровня, при котором они могли бы конкурировать со стеклом по удельной прочности и удельной жесткости. Очевидно, такие композиционные материалы будут использоваться в основном не в обычных, а лишь в специальных конструкциях. [c.255]

Применение композиционных материалов в будущем представляется в виде высококачественных стеклянных волокон, волокон двуокиси кремния и в сочетании со специально выбранными матрицами. Поскольку модуль упругости применяемого в настоящее время графита составляет 42 000 кгс/мм , а предел прочности при растяжении до 295 кгс/мм , то его целесообразно использовать в тех случаях, когда требуется высокая удельная прочность. Предполагается использование и других композиционных материалов в элементах конструкций. [c.465]

Современные композиционные анизотропные материалы получили широкое распространение в ответственных силовых и несущих элементах конструкций, в деталях и изделиях. Это объясняется высокой удельной прочностью и жесткостью, возможностью проектирования материала с заданными физическими и механическими свойствами. Отличительной особенностью данных материалов является анизотропия физико-механических характеристик, причем степень анизотропии зависит от структуры материала и может быть получена соответствующей укладкой армирующего наполнителя. Это дает возможность конструктору проектировать не только детали и изделия, но и сам материал. [c.19]

Поскольку в композиционных материалах матрица по сравнению с волокнами нагружена слабо, вполне реальна возможность использовать эти материалы при температурах, близких к температурам плавления матрицы. Композиционные материалы очень хорошо сопротивляются распространению трещин. Их высокая удельная прочность делает их незаменимыми для конструкций летательных аппаратов. [c.53]

В ряде случаев к конструкциям предъявляется требование малости веса. К числу таких относятся в первую очередь летательные аппараты — ракеты, самолеты. Вес конструкции зависит от двух факторов — от прочности и от удельного веса примененного в ней материала. Если материал А прочнее материала В в два раза, но при этом А имеет удельный вес в четыре раза выше, чем у В, то из материала А не получится конструкции легче, чем из материала В. Для того чтобы при выборе материала учитывать оба упомянутых выше фактора, введена характеристика, называемая удельной прочностью-, она представляет собой отношение предела прочности к удельному весу у В табл. 2.2 показана удель- [c.120]

Титан и его сплавы. Титан и его сплавы широко применяются во мно гих областях техники, в частности в химической аппаратуре, судостроении, авиации и ракетостроении, вследствие весьма удачного сочетания свойств высокой удельной прочности, исключительно высокой коррозионной стойкости, значительной прочности при высоких температурах. Чистый титан весьма пластичен. К числу свойств, создающих некоторые затруднения в применении титана в качестве конструкционного материала, относится низкая теплопроводность (в 13 раз меньше, чем у А1, и в 4 раза меньше, чем у Fe), нежелательная в условиях больших термических градиентов, в особенности при тепловом ударе, вследствие опасности возникновения высоких термических напряжений, и в условиях высокочастотных периодических термических колебаний этот недостаток отчасти компенсируется малостью коэффициента термического расширения. Титан имеет низкий, по сравнению со сталью, модуль продольной упругости, затрудняющий получение жестких и вместе с тем легких конструкций, несмотря на высокую удельную прочность. [c.323]

Мартенситностареющие стали целесообразно применять, прежде всего, для изготовления изделий, отдельных у лов и конструкций, от которых требуется высокая удельная прочность в сочетании с высокой эксплуатационной надежностью. Такие требования предъявляются к летательным аппаратам разного типа и назначения. В авиационной промышленности мартенситностареющие етали могут быть применены при изготовлении отдельных деталей самолетов и их двигателей, а в ракетной технике — для создания кор-вусов двигателей, работающих на твердом топливе, сосудов вь со-кого давления. [c.104]

Слоеные конструкции отличаются высокой удельной прочностью, жесткостью и хорошими теплоизоляционными свойствами [27, 28]. [c.180]

Перспективным материалом для изготовления глубоководных аппаратов с максимально возможной глубиной погружения с точки зрения высокой удельной прочности является стеклопластик, изготовленный методом намотки стеклянного волокна. За рубежом в течение последних лет осуществляется широкая программа исследований по проектированию и изготовлению таких корпусов методом намотки стеклянного волокна. Исследовались три типа конструкций цилиндрических подводных корпусов однослойная обшивка, подкрепленная ребрами жесткости, трехслойная с обшивками из стеклопластика и легким и прочным заполнителем между ними. Концевые крышки имеют сферическую форму. Основными трудностями, возникающими при изготовлении корпусов методом намотки, являются необходимость создания и контроля определенной степени натяжения волокна, получение соосных отверстий и т. д., особенно в случае изготовления толстых оболочек [91]. [c.342]

Использование стекловолокна марки 8 (994)—НТ8 позволило создать конструкционный материал с высокой удельной прочностью. По данным фирмы, удельная прочность стеклопластика при содержании стекла 80% в 1,7—2 раза выше, чем у высокопрочной стали и в 1,2—1,4 раза выше, чем у титановых сплавов. Кроме того, преимуществом стеклопластика является возможность ориентировать при изготовлении стекловолокно в требуемом направлении, что является очень важным при несимметричном нагружении несферических конструкций. [c.343]

Куски обшивки крыла закладывают в специальную форму. Во внутреннюю полость насыпают шарики, покрытые тугоплавким припоем. При нагреве припой расплавляется, и шарики, срастаясь друг с другом и с обшивкой, превращают крыло в сплошной монолит. Не говоря об упрощении технологии, инженер впервые получает возможность легко регулировать вес и прочность конструкции в любом месте если нагрузка больше, он просто берет шарики со стенкой потолще. Удельный вес шариковой начинки и ее теплопроводность чрезвычайно малы. Ведь шарик с шариком соприкасается лишь в одной точке. Последнее обстоятельство особенно важно во всех случаях, когда требуется повышенная теплоизоляция, когда приходится иметь дело с высокими температурами и интенсивными тепловыми потоками. Стенка с шариковой начинкой благодаря своей низкой теплопроводности станет надежной запрудой, преграждающей путь жаре и холоду. [c.27]

Высокая удельная прочность, способность к гашению вибраций, легкость формования — все это относится к важнейшим свойствам пластических масс, которые способствуют их применению в конструкциях муфт. Учитывая низкую стоимость, наиболее часто применяют фенопласты текстолиты, ряд пресспорошков с наполнителем в виде древесной муки. [c.258]

В конструкциях корпусов и кожухов машин и технического оборудования пластмассы применяют прежде всего из-за их высокой удельной прочности и сравнительной легкости изготовления [c.294]

Армированные стеклопластики — наиболее подходящий среди других стеклопластиков материал для изготовления корпусов. Благодаря высокой удельной прочности (отношение прочности к плотности), эти материалы могут заменить ряд металлических сплавов в достаточно сильно нагруженных конструкциях. [c.294]

Пластмассы технологичны. Они обладают хорошими литейными свойствами и легко обрабатываются пластическим деформированием при сравнительно невысоких температурах и давлениях. Это позволяет получать из пластмасс изделия почти любой сложной формы высокопроизводительными методами литьем под давлением, штамповкой, вытяжкой или выдуванием. Другим преимуществом пластмасс является сочетание легкости и высокой прочности. По этому показателю некоторые виды пластмасс могут конкурировать с лучшими сортами стали и дюралюминия. Высокая удельная прочность позволяет использовать пластмассы в конструкциях, уменьшение массы которых имеет особо важное значение. [c.12]

Приняв = l.Sa , получим удельную прочность конструкции многоушкового или шомпольного соединения в виде [c.346]

По формулам (16.3), (16.48) и (16.51) вычислены (табл. 16.2 значения удельной прочности для некоторых самолетостроительных материалов, для конструкции соединений типа ухо—вилка и для конструкции типа шомпольного (или многоушкового) соединения. Из табл. 16.2 следует, что среди рассмотренных материалов максимальной удельной прочностью обладает сплав В95-Т, максимальная удельная прочность конструкции соединения типа ухо—вилка ky д обеспечивается также сплавом В95-Т, а конструкции шомпольного соединения кц, сталью Х18Н9Т, Таким образом, не всегда из материала с максимальной удельной прочностью можно получить конструкцию минимальной массы. [c.346]

Одним 113 главных преимуществ ориентированных стеклопластиков является высокая удельная прочность в направлении армирования. Практическая реализация этого иреимуще-ства ограничена трудностями, обусловленными относительно низким сопротивлением ориентированных стеклопластиков межслойному сдвигу = 25 50 МПа, "= 2000 2500 МПа) и поперечному отрыву (/ i= 20- 55 МПа), а также сравнительно малой жесткостью ( П 25- 60 ГПа) даже в направлении укладки волокон. Несущая способность тонкостенных конструкций, работающих на устойчивость, в результате сравнительно низкой жесткости стеклопластиков часто теряется задолго до достижения напряжениями предельных значений [56, 80]. 1 1рн создании толстостенных изделий указанные отрицательные особенности начинают проявляться более ярко, так как возрастает число технологических факторов, определяющих эти особенности [6]. [c.6]

Наличие волокон с высокой жесткостью позволяет варьировать в самом широком диапазоне зависимость уд ль-ной прочности композиционных материалов от их удельной жесткости. Это обусловливает существенные преимущества композиционных материалов перед металлами, где удельная жесткость примерно постоянная при некотором изменении удельной прочности [15]. Управление удельной жесткостью и прочностью, а также другими физико-механическими характеристиками в плоскости армирования осуществляется нзд1енением укладки волокон или одноосных тканей различного плетения как в плоскости, так и по толщине пластины или изделия [2, 14]. При этом характеристики композиционных материалов перпендикулярно плоскости армирования практически не изменяются [25]. Варьирование укладки волокон приводит не только к изменению степени анизотропии свойств, при незначительном изменении сопротивления межслойному сдвигу и поперечному отрыву [20, 69]. Наличие переменной укладки по толщине приводит к существенному увеличению неоднородности структуры композиционного материала, что необходимо учитывать при расчете конструкций из таких материалов [2, 104]. Выбор закона укладки в плоскости и по толщине пакета подчиняется назначению конструкции. Таким образом, использование высокомодуль-пых волокон при традиционных схемах армирования, когда толщина изделия создается набором плоских армирующих элементов — ирепрегов или слоев ткани, не устраняет указанных выше отрицательных особенностей композиционных материалов. [c.8]

Для измерений потенциалов в грунте хорошо зарекомендовали себя медносульфатные электроды u/ uS04 с насыщенным раствором USO4. Отклонения их потенциала не превышают 5 мВ. Более значительные погрешности могут объясняться химическими изменениями в растворе USO4. Благодаря прочности конструкции эти электроды удалось усовершенствовать для применения в качестве стационарно устанавливаемых электродов сравнения для преобразователей с регулируемым потенциалом и для стационарно установленных приборов для измерения потенциала [3]. Устройство такого электрода показано на рис. 3.2. Сопротивление растеканию тока с этого электрода в смонтированном состоянии в грунте с удельным [c.85]

Возможно, существуют пути повышения значения R без увеличения стоимости строительства. Если стеновые крепежные штифты размером 2ХЮ см, расположенные друг от друга на расстоянии 40 см, заменить аналогичными штифтами размером 2X15 см, расположив их на расстоянии 60 см друг от друга, затраты материала будут такими же. Прочность конструкции дома не пострадает, но пространство для заполнения теплоизоляцией увеличится примерно ка 50% и показатель теплоизоляции R увеличится с 11 до 16. Другими путями повышения теплоизоляции зданий являются снижение удельного веса остекления в общей площади ограждающих конструкций и сокращение инфильтрации воздуха, а также применение двойного остекления. [c.261]

Предполагают, что в 1980 году вес гражданских транспортных самолетов большой дальности по сравнению G 1971 годом уменьшится на 27 процентов. Это будет достигнуто за счет более эффективного проектирования и применения конструкционных материалов с высокой удельной прочностью. Доля алюминиевых-сплавов в самолетах, скорость которых меньше скорости звука, будет составлять 44 процента, титановых—15, стеклопластиков — 25 процентов. Отказ от заклепочных и болтовых соединений позволит сэкономить 10 процентов веса. В случае замены алюминиевых и титановых сплавов новыми компози-циопными материалами на металлической основе с арматурой в виде углеродных волокон и волокон бора можно будет добиться снижения веса конструкции самолета еще на 4—5 процентов. [c.118]

В комбинированные материалы высокопрочные стали входят в различных формах. В ряде случаев комбинированный материал образуется упрочнением основного стального элемента волокнистыми материалами, имеющими значительно более высокую удельную прочность, чем сталь (например, осесимметричные оболочечные конструкции, имеющие отношение главных напряжений 1 2, оплетенные высокопрочным однонаправленным стеклопластиком). При этом может быть легко достигнута удельная прочность 30—36 кПмм , что отвечает при эквивалентном весе пределу прочности стали Ста = 230 -f- 280 кГ/мм-. [c.202]

Упрочняющие факторы 1. 150, 153 Прочность конструкции удельная Д1щами- [c.348]

Новой областью применения композиционных материалов, как уже отмечалось, является робототехника. Здесь использование композитов обеспечивает не только прямую экономию металла, но и возможное повышение быстродействия вследствие снижения инерционных сил. Удельная прочность и жесткость, которые у направленно-армированных композитов в несколько раз выше, чем у металлов, по сути пропорциональны ускорениям или допустимым скоростям вращения для данного материала. При этом создается также возможность снизить массу станины без потери прецезионности. В ИМАШ АН СССР проводятся изыскания вариантов замены элементов руки робота скалки и гильзы пневмо- и гидроцилиндра на композитные. При правильно выбранных схемах армирования и допустимых толщинах тонкостенных элементов с учетом требований прочности и жесткости может быть достигнуто трехкратное снижение веса движущихся частей робототехнических конструкций. [c.19]

Конструкция пластмассовых колес аналогична конструкции стальных колес. Следует иметь в виду, что при уменьшении толщины детали микроструктура пластмассы улучшается и удельная прочность повышается. Вследствие низкой теплопроводности пластмасс (например, у капрона она в 300 раз ниже, чем у стали) не следует делать оба колеса пары из аластмассы — одно из них должно быть [c.411]

Несущие авиаконструкции изготавливаются, как правило, из высокопрочных материалов, имеющих большую удельную прочность,— алюминиевых сплавов с Оь > 400 МПа, титановых сплавов с Оь > 900 МПа, сталей с Оь > 1600 МПа. Кроме того, для авиаконструкций характерно огромное число концентраторов напряжений. Отверстия под болты и заклепки, а их сотни тысяч в конструкции одного транспортного самолета, сварные щвы, вырезы для окон, дверей и люков, переходы толщины и т. п. создают потенциальную опасность усталостного разрушения. Из сказанного следует, что ресурс планера самолетов, по существу, определяется сопротивлением его элементов циклическим нагрузкам и деформациям. [c.104]

Одним из таких материалов является титан и его сплавы. Высокая коррозионная стойкость, коррозионно-механическая прочность, эрозионно-кавитационная стойкость, удельная прочность, нехладноломкость, немагнитность и ряд других физикомеханических характеристик позволяют рассматривать титановые сплавы как материалы, сочетающие в себе свойства разнообразных материалов. Это дает возможность из взаимосвариваемых титановых сплавов одной-двух марок изготавливать такие агрегаты и механизмы, где по условиям эксплуатации требуется применение ряда различных материалов, зачастую несвариваемых между, собой или несовместимых, например, из-за контактной коррозии. Важным преимуществом титановых конструкций является их высокая надежность, обусловленная отсутствием продуктов коррозии в системах, относительно малыми тепловыми деформациями из-за низкого коэффициента теплового расширения, отсутствием струевой коррозии и т. п. История промышленного производства титана кратковременна (20—25 лет), но уже в настоящее время титановые сплавы перестали быть экзотическими материалами и заняли достойное место в ряду широко известных конструкционных материалов. [c.3]

Пенопласты применяют для теплоизоляции кабин, контейнеров, приборов, холодильников, рефрижераторов, труб и т. п. Пенополиуретаны и пенополиэпоксиды используют для заливки деталей электронной аппаратуры. Широкое применение пенопласты получили в строительстве и при производстве трудноза-топляемых изделий. Пенопласт, являясь легким заполнителем, повышает удельную прочность, жесткость и вибростойкость силовых элементов конструкций. Он используется в авиастроении, судостроении, на железнодорожном транспорте и т. д. Мягкие и эластичные пенопласты (типа поролона) применяют для амортизаторов, мягких сидений, губок. [c.471]

Основным ДОСТОИНСТВОМ этих материалов является высокая удельная прочность. Поэтому, используя арамидные волокна, можно снижать вес конструкций, что оказывается весьма эффективным с точки зрения улучшения технико-экономических характеристик летательных аппаратов и I. д. Например, если сравнивать характеристики армированных пластиков на основе волокон KEVLAR49 и других волокон, то из данных табл. 8.2 следует, что можно снизить вес изделий на основе арамидных волокон по сравнению с изделиями на основе стеклянных волокон примерно на 50% и на основе углеродных волокон примерно на 20%. Поэтому материалы на основе волокон KEVLAR49 используются для изготовления элементов конструкций космического корабля Спейс шаттл (рис. 8.5). [c.264]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...