10. Действие динамических нагрузок
1) Учет сил инерции при поступательном, равноускоренном и равномерном движении по окружности. Принцип Даламбера
«Движущееся тело или систему можно рассматривать находящимися в равновесии, если дополнительно к статическим нагрузкам приложить силы инерции»
Рассмотрим задачу о подъеме груза G с постоянным ускорением.
где
Nст – статическое усилие в тросе;
A – площадь поперечного сечения троса;
γ – удельный вес
ρ – плотность материала троса;
g – ускорение свободного падения.
Динамический коэффициент показывает во сколько раз динамическая нагрузка больше статической.
В ряде случаев задачи динамики могут быть сведены к задачам статики, но с учетом динамического коэффициента.
2) Ударные действия нагрузок.
Ударное нагружение может иметь место при всех видах простейших деформаций: растяжений, сжатии, сдвиге, кручении и изгибе.
При расчетах на ударную нагрузку часто пользуются приближенными
значениями динамических коэффициентов без учета приведенных масс
Определить и сравнить значения наибольших статических и динамических напряжений для стержня постоянного поперечного сечения и ступенчатого стержня при ударе падающего груза с одинаковой высоты.
наибольшие статические напряжения одинаковы.
Следовательно,
3) Расчеты на прочность, при напряжениях, переменных во времени.
Виды циклов нагружения
Введем следующее обозначения:
–
наибольшее напряжение цикла;
–
наименьшее напряжение цикла;
–
среднее напряжение цикла;
– амплитуда цикла;
– размах напряжений;
–
коэффициент асимметрии цикла
(характеристика цикла).
Коэффициент асимметрии указывают со знаком.
Необходимо отметить, что наибольшее напряжение можно определить следующим образом
а – асимметричный, односторонний цикл
б – асимметричный двухсторонний цикл
в – отнулевой, пульсирующий цикл
г – симметричный цикл
д – статическое нагружение
Циклы, у которых одинаковое значение коэффициента асимметрии называются подобными.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ ПРИ СИММЕТРИЧНОМ ЦИКЛЕ
Для определения предела выносливости необходимо произвести испытание партии образцов и построить кривую усталости в координатах напряжения и числа циклов N– кривую Вёлера.
Снижение напряжений приводит к увеличению числа циклов(оборотов) до разрушения
образца. По полученным результатам строится кривая усталости. Пределом выносливости называется то наибольшее напряжение, при котором образец не разрушается при неограниченном числе циклов нагружения.
Установлено, что если кривая усталости имеет горизонтальный участок, образцы, выдержавшие циклов нагружения, не разрушаются и при большем числе циклов нагружения. Поэтому базовое число 10^7 циклов для испытания образцов в этом случае принимается циклов.
Для сталей и цветных металлов:
где
– предел прочности материала.