3, 5. Связь между нагрузками и напряжениями. Виды напряжений.

Напряжения: Разрушения происходят под действием напряжений.

1. Расчетные напряжения.

А) Растяжение/сжатие:

Б) Срез:

В) Изгиб:

Г) Кручение:

Д) Смятие:

Е) Контактные напряжения:

2. Допускаемые напряжения: ,норм. коэф. запаса прочности.

3. Предельные напряжения.

А) Постоянные: пластичный мат-л - , хрупкий мат-л -

Б) Симметричный знакопеременный цикл:

В) Несимметричный переменный цикл:

4. Расчеты дм на выносливость при нерегулярном режиме нагружения.

Допущения:

1. Каждый цикл нагружения Д вызывает ее повреждение.

2. Повреждениям свойственно накапливаться.

3. Накопление повреждений происх. без учета предыстории нагружения Д.

Ф-ция повреждения: П – дает относит. оценку о сост-и поврежденности Д. где z_i – кол-во циклов нагружения, N_i – кол-во циклов, при кот. происх. разрушения.

1) ;

2) ; ;

6. Формы расчетов на прочность ДМ. Допускаемый коэф. запаса прочности и факторы, учитываемые при его назначении.

Расчеты:

1. Проектный. Цель – определение осн. размеров. Дано – нагрузки, мат-л, отдельные размеры. ,

2. Проверочный. Цель – полная проверка прочности. Дано – нагрузки, мех. св-ва мат-ла, сост-е пов-тей, точность, все размеры.

7. Способы определения доп. коэф-та запаса прочности:

1. Табличный

2. Расчетный: . Здесь: S₁ – учит. способ получения заготовки, S₂ – учит. адекватность расчетной модели реальным условиям нагружения Д, S₃ – учит. степень надежности.

8. Определение допускаемых напряжений в случае статического нагружения детали.

; ,усл. предел текучести, пред. текучести, времен. сопротивл.

- для стандартного образца d=7-8мм.

К₁ – металлургич. фактор; учит. размеры заготовки.

K_S – коэф. концентрации напряжений.

Пов-ные пластич. деф-ции (ППД)

- для мат-лов, не прошедших доп. ТО и ХТО. . Для мат-лов после ТО и ХТО определяют по таблице в зав. от размеров сечений и темп-ры отпуска.

9. Определение допускаемых напряжений в случае циклического нагружения Д при сим. и асим. цикле изменения напряжений. Диаграмма предельных амплитудных напряжений.

Симметричный цикл:

I – зона малоцикловой усталости; II – зона многоцикловой усталости

У I и II разный характер разрушения.

- число циклов, при кот. деталь не должна разрушаться.

Уровень гарантирует неразрушение.

- огр. предел выносливости, зав. от кол-ва циклов.

, где - коэф. долговечности.

- коэф. снижения предела выносливости для детали

10. Несимметричный цикл:

. Предел выносливости – в т.В.

Т.е. если R=Const, то .

Диаграмма.

Области:

1. Работоспособного состояния

2. Усталостного разрушения

3. Пластических деф-ций

4. Статического разрушения Д

Линия 1 – грубая аппроксимация. R>0.

Линия 2 – уточненная аппроксимация.

11. Определение коэффициента запаса прочности при простом и сложном напряженном состоянии.

1. При циклич. нагружении.

1) R=Const.

2) ;

2. При сложном напряж. сост-нии. Допущение:

Разделим (*) на :

12. Конструкторские и технологические способы повышения нагрузочной способности и долговечности ДМ.

1. Повышение прочности материала

2. Индивидуальный подбор смазывающих масел

3. Простота деталей

4. Использование стандартных размеров

5. Упрочняющие технологии

6. Использование предохранительных устройств

Факторы, влияющие на усталостную прочность ДМ:

1. Концентрация напряжений

- эффективный коэф. концентрации, опред. опытным путем. предел выносливости – max. напряжение которое выдерживает образец при базовом числе циклов.

- теор. коэф. концентрации, опред. МКЭ.

- коэф. чувствительности мат-ла к концентрации напряжений. для чугуна.

2. Масштабный фактор:

Коэф. учитывающий шероховатость пов –ти:

R_Z – среднее арифметическое уровня микронеровностей.

R_а – среднее интегральное ур-ня микр.

Если , то образец считается полированным,

3. Анизотропия cв-в мат-ла. (К_А)

4. Упрочняющая обработка (К_V). Способы упрочнения: ППД (обдувка дробью, обкатка роликов); ТО(цементация, азотирование); ХТО (пов. закалка ТВЧ, в печи).