Меню

Что считают предельным напряжением для пластичных материалов



А — пластичные материалы, б — хрупкие материалы,

В — пластично-хрупкие материалы

Таким образом,хрупкий и пластично-хрупкий материалы не имеют площадки текучести, а в справочниках отсутствует характе­ристика «предел текучести». По этой особенности их можно узнать.

Пластично-хрупкие материалы значительно деформируются, этого нельзя допустить в работающей конструкции. Поэтому ихде­формацию обычно ограничивают. Максимально возможная относи­тельная деформация ε = 0,2%. По величине максимально возмож­ной деформации определяется соответствующее нормальное напря­жение σ0,2, которое принимают за предельное.

Предельные и допустимые напряжения. Предельным напряжением считают напряжение, при котором в материале возникает опасное состояние (разрушение или опасная деформация).

Дляпластичных материалов предельным напряжением счита­ют предел текучести, т.к. возникающие пластические деформации не исчезают после снятия нагрузки.

Дляхрупких материалов, где пластические деформации отсут­ствуют, а разрушение возникает по хрупкому типу, за предельное напряжение принимаютпредел прочности.

Дляпластично-хрупких материалов предельным напряжением считают напряжение, соответствующее максимальной деформации 0,2% .

Допускаемое напряжение — максимальное напряжение, при ко­тором реальная конструкция или деталь должны нормально работать.

Допускаемые напряжения получают по предельным с учетом запаса прочности:

σ предельное

[σ] ═ ――――,

[ s ]

[σ] — допускаемое напряжение,

[s] – допускаемый коэффициент запаса прочно­сти.

Допускаемый коэффициент запаса прочности зависит от каче­ства материала, условий работы детали, назначения детали, точно­сти обработки и расчета и т. д. и выбирается конструктором под свою ответственность. Он может колебаться от 1,25 для простых деталей до 12,5 для сложных деталей, работающих при переменных нагрузках в услови­ях ударов и вибраций.

Расчеты на прочность при растяжении и сжатии. В результате проведения механических испытаний устанавливают предельные напряжения, при которых происходит нарушение работы из-за опасной деформации детали или разрушение детали.
Предельным напряжением при статической нагрузке для пластичных материалов является предел текучести, для хрупких — предел прочности.
Для обеспечения прочности деталей необходимо, чтобы возникающие в них в процессе эксплуатации наибольшие напряжения (рабочие напряжения или действующие напряжения) были меньше предельных в [s] раз, то есть меньше допускаемых напряжений. Тогда расчетная формула при растяжении и сжатии имеет вид:

σ = N / А ≤ [σ],

и читается следующим образом: нормальное напряжение в опасном сечении, вычисленное по формуле: σ = N /А, не должно превышать допустимое (допускаемое).

На практике расчеты на прочность проводят для решения трех задач:
проектный расчет, при котором определяются минимальные размеры опасного сечения,

проверочный расчет, при котором определяется рабочее напряжение и сравнивается с предельно допустимым,

Читайте также:  Свойства линий напряжения электрического поля

определение допускаемой нагрузки при заданных размерах опасного сечения.

Основные предпосылки расчетов на сдвиг (срез) и смятие. Если детали соединений: болты, штифты, шпонки, заклепкирабо­тают так, что можно учитывать только один внутренний силовой фактор — поперечную силу Q, то такие детали рассчитываются на сдвиг (срез).

Сдвиг — такая деформация детали, когда ее плоские слои смещаются параллельно друг другу.

Рис.48. Пример деформации сдвига:

При резке ножницами бумаги или листовой стали

Расчет касательных напряжений при сдвиге:

τ ═ Q / A ,

Q — поперечная сила,

A — площадь сдвига.

Q ═ F / n ,

F — внешняя сила,

n — количество нагруженных деталей.

Условие прочности при сдвиге:

τ ═ Q/A ≤ [τ],

τ — действующее касательное напряжение сдвига,

Q поперечная сила,

A площадь сдвига,

[τ] — допускаемое напряжение сдвига, [τ] ═ 0,3σт,

σт — предел текучести материала при растяжении.

Срез заклепки.

В области упругих деформаций происходит сдвиг. При снятии внешней нагрузки, деталь принимает первоначальный вид.

В случае, если внешняя сила продолжает увеличиваться, то наступает пластическая деформация и деталь разрушается (перерезается поперек). Такой вид разрушения называется срез.

Смятие. Если, рассчитываемая деталь соединяет пластины, то одновременно со сдвигом происходит смятие боковой поверхности детали в месте контакта с пластинами. На поверхности детали (болт, заклепка, и т.д.) возникают сжимающие напряжения, называемые напряжениями смятия — σсм.

Если деталь имеет цилиндрическую поверхность, то при расчете на смятие, вместо боковой поверхности цилиндра в расчете используют плоскую поверхность, проходящую через диаметр.

Смятие заклепки:

а, б – напряжения смятия, в – площадь смятия

Условие прочности при смятии:

σ ═ F/A ≤ [σ],

σ действующее напряжение смятия, (Мпа),

F внешняя сила,

A площадь смятия детали,

d диаметр детали,

δ наименьшая высота соединяемых пластин,

[σ] допускаемое напряжение смятия,

σт — предел текучести материала при растяжении.

Пример расчета детали, работающей на срез и смятие (шпонка). Ширину (b) и высоту (h) ненапряженной шпонки принимают по ГОСТу в зависимости от диаметра вала (d), а длину (L) шпонки рассчитывают из условия прочности: то есть должно обеспечиваться отсутствие среза и смятия.

Дата добавления: 2019-08-30 ; просмотров: 489 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Предельные и допустимые напряжения

Предельным напряжением считают напряжение, при котором в материале возникает опасное состояние (разрушение или опасная деформация).

Для пластичных материалов предельным напряжением счита­ют предел текучести, т.к. возникающие пластические деформации не исчезают после снятия нагрузки:

Читайте также:  Цефалгия напряжения что это такое лечение

Для хрупких материалов, где пластические деформации отсут­ствуют, а разрушение возникает по хрупкому типу (шейки не обра­зуется), за предельное напряжение принимают предел прочности:

Для пластично-хрупких материалов предельным напряжением считают напряжение, соответствующее максимальной деформации 0,2% (сто,2):

Допускаемое напряжение — максимальное напряжение, при ко­тором материал должен нормально работать.

Допускаемые напряжения получают по предельным с учетом запаса прочности:

где [σ] — допускаемое напряжение; s — коэффициент запаса прочно­сти; [s] — допускаемый коэффициент запаса прочности.

Примечание. В квадратных скобках принято обозначать допускаемое значение величины.

Допускаемый коэффициент запаса прочности зависит от каче­ства материала, условий работы детали, назначения детали, точно­сти обработки и расчета и т. д.

Он может колебаться от 1,25 для простых деталей до 12,5 для сложных деталей, работающих при переменных нагрузках в услови­ях ударов и вибраций.

Особенности поведения материалов при испытаниях на сжатие:

1. Пластичные материалы практически одинаково работают при растяжении и сжатии. Механические характеристики при растяже­нии и сжатии одинаковы.

2. Хрупкие материалы обычно обладают большей прочностью при сжатии, чем при растяжении: σ вр вс.

Если допускаемое напряжение при растяжении и сжатии раз­лично, их обозначают [σ р] (растяжение), [σ с] (сжатие).

Расчеты на прочность при растяжении и сжатии

Расчеты на прочность ведутся по условиям прочности — нера­венствам, выполнение которых гарантирует прочность детали при данных условиях.

Для обеспечения прочности расчетное напряжение не должно превышать допускаемого напряжения:

Расчетное напряжение а зависит от нагрузки и размеров попе­речного сечения, допускаемое только от материала детали и усло­вий работы.

Существуют три вида расчета на прочность.

1. Проектировочный расчет — задана расчетная схема и на­грузки; материал или размеры детали подбираются:

— определение размеров поперечного сечения:

по величине σ пред можно подобрать марку материала.

2. Проверочный расчет — известны нагрузки, материал, раз­меры детали; необходимо проверить, обеспечена ли прочность.

3. Определение нагрузочной способности (максимальной нагрузки):

Примеры решения задач

Прямой брус растянут силой 150 кН (рис. 22.6), материал — сталь σ т = 570 МПа, σ в = 720 МПа, запас прочности [s] = 1,5. Определить размеры поперечного сечения бруса.

1. Условие прочности:

2. Потребная площадь поперечного сече­ния определяется соотношением

3. Допускаемое напряжение для материала рассчитывается из заданных механических характеристик. Наличие предела текучести означает, что материал — пластичный.

Читайте также:  Центурион стабилизатор напряжения 12 000 ват

4. Определяем величину потребной площади поперечного сече­ния бруса и подбираем размеры для двух случаев.

Сечение — круг, определяем диаметр.

Полученную величину округляем в большую сторону d = 25 мм, А = 4,91 см 2 .

Сечение — равнополочный уголок № 5 по ГОСТ 8509-86.

Ближайшая площадь поперечного сечения уголка — А = 4,29 см 2 (d = 5 мм). 4,91 > 4,29 (Приложение 1).

Контрольные вопросы и задания

1. Какое явление называют текучестью?

2. Что такое «шейка», в какой точке диаграммы растяжения она образуется?

3. Почему полученные при испытаниях механические характе­ристики носят условный характер?

4. Перечислите характеристики прочности.

5. Перечислите характеристики пластичности.

6. В чем разница между диаграммой растяжения, вычерченной автоматически, и приведенной диаграммой растяжения?

7. Какая из механических характеристик выбирается в качестве предельного напряжения для пластичных и хрупких материалов?

8. В чем различие между предельным и допускаемым напряже­ниями?

9. Запишите условие прочности при растяжении и сжатии. Отли­чаются ли условия прочности при расчете на растяжение и расчете на сжатие?

Источник

Предельные и допустимые напряжения

date image2015-05-14
views image5342

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Предельным напряжением считают напряжение, при котором в материале возникает опасное состояние (разрушение или опасная деформация).

Для пластичных материалов предельным напряжением счита­ют предел текучести, т.к. возникающие пластические деформации не исчезают после снятия нагрузки:

Для хрупких материалов, где пластические деформации отсут­ствуют, а разрушение возникает по хрупкому типу (шейки не обра­зуется), за предельное напряжение принимают предел прочности:

Для пластично-хрупких материалов предельным напряжением считают напряжение, соответствующее максимальной деформации 0,2% (сто,2):

Допускаемое напряжение — максимальное напряжение, при ко­тором материал должен нормально работать.

Допускаемые напряжения получают по предельным с учетом запаса прочности:

где [σ] — допускаемое напряжение; s — коэффициент запаса прочно­сти; [s] — допускаемый коэффициент запаса прочности.

Примечание. В квадратных скобках принято обозначать допускаемое значение величины.

Допускаемый коэффициент запаса прочности зависит от каче­ства материала, условий работы детали, назначения детали, точно­сти обработки и расчета и т. д.

Он может колебаться от 1,25 для простых деталей до 12,5 для сложных деталей, работающих при переменных нагрузках в услови­ях ударов и вибраций.

Особенности поведения материалов при испытаниях на сжатие:

1. Пластичные материалы практически одинаково работают при растяжении и сжатии. Механические характеристики при растяже­нии и сжатии одинаковы.

2. Хрупкие материалы обычно обладают большей прочностью при сжатии, чем при растяжении: σвр

Источник