31. Изгиб. Понятия и определения.

Под изгибом понимается такой вид нагружения, при котором в поперечных сечениях стержня возникают изгибающие моменты

т.е. M_y>0 или M_x>0. Изгиб — вид деформации, при котором происходит искривление осей прямых брусьев или изменение кривизны осей кривых брусьев. Изгиб связан с возникновением в поперечных сечениях бруса изгибающих моментов. Прямой изгиб возникает в случае, когда изгибающий момент в данном поперечном сечении бруса действует в плоскости, проходящей через одну из главных центральных осей инерции этого сечения. В случае, когда плоскость действия изгибающего момента в данном поперечном сечении бруса не проходит ни через одну из главных осей инерции этого сечения, называется косым. Если при прямом или косом изгибе в поперечном сечении бруса действует только изгибающий момент, то соответственно имеется чистый прямой или чистый косой изгиб. Если в поперечном сечение действует также и поперечная сила, то имеется поперечный прямой или поперечный косой изгиб. Часто термин «прямой» в названии прямого чистого и прямого поперечного изгиба не употребляют и их называют соответственно чистым изгибом и поперечным изгибом.

32. Чистый сдвиг.

Чистый сдвиг — напряженное состояние, при котором по взаимно перпендикулярным площадкам (граням) элемента возникают только касательные напряжения. Чистый сдвиг можно представить как одновременное сжатие и растяжение, происходящее по двум взаимно перпендикулярным направлениям. При деформации элемента, ограниченного площадками чистого сдвига, квадрат превращается в ромб. d — абсолютный сдвиг, g — относительный сдвиг или угол сдвига.

33. Динамическое, циклическое нагружение, понятие предела выносливости.

Циклическое нагружение — нагружение с периодическим изменением знака или величины приложенной нагрузки.

Динамическое нагружение — непродолжительное нагружение (большая скорость приложения нагрузки), при котором существенную роль играют инерционное сопротивление, а в определенных условиях и волновые процессы

Предел выносливости - напряжение, которое материал выдерживает без разрушения при любом числе циклов, обозначают σ_R и определяют на специальных образцах опытным путем.

34. Понятие усталости материалов, факторы, влияющие на устойчивость к усталостному разрушению.

Многие детали машин в процессе работы испытывают напряжения, циклически меняющиеся во времени при этом часто после некоторого числа циклов может наступить разрушение детали, в то время как при том же неизменном во времени напряжении разрушения не происходит, данное свойство принято называть усталостью материалов. Способность материалов противостоять такому виду разрушения называется выносливостью. Следует ожидать, что усталостное разрушение: определяется только наибольшим и наименьшим напряжениями цикла и не зависит от закона изменения напряжений внутри интервала σ_max-σ_min. Так же, как показывают опыты, несущественным является влияние частоты изменения напряжений.

35. Влияние концентрации напряжений на прочность при циклическом нагружении.

Концентрацией напряжений называется увеличение напряжений в малых областях, примыкающих к местам с резким изменением формы поверхности тела, размеров его сечения или с локализованной неоднородностью материала внутри тела. Реальные конструкции всегда имеют зоны, в которых проявляется локальная концентрация напряжений. Конструкционные особенности деталей, вызывающие концентрацию напряжений, принято называть концентраторами напряжений. Примером таких концентраторов может служить корень зуба шестерни; шпоночный паз вала; резьба болта; уступ вала; заклепочное или болтовое соединение; сварное соединение и др.

Степень опасности концентрации напряжений существенно уменьшается в условиях пластических деформаций, неизбежно возникающих вблизи концентраторов напряжений. Для оценки реального влияния концентрации напряжений на прочность детали вводится эффективный коэффициент концентрации напряжений

K_σ = σ_пред/σ_пред.конц, где σ_пред — разрушающее напряжение для детали без концентратора напряжений, σ_{пред.конц} — разрушающее напряжение для детали с концентратором напряжений.

Эффективный коэффициент K_σ, как правило, намного меньше теоретического α. Реальные значения эффективного коэффициента концентрации напряжений в конструкциях обычно лежат в пределах

1 < K_σ < 3. При расчетах на прочность в условие прочности надо вводить поправку K_σmax≤[σ]. При статическом нагружении для деталей из пластичных материалов влияние концентрации напряжений мало и в расчетах полагают K_σ = 1, то есть влияние концентрацию и напряжений не учитывается. Если материал хрупкий (стекло) или нагрузка переменная — необходимо учитывать концентрацию напряжений.