جدول 2.4

شکل 2.22

شکل 2.18

شکل 2.17

برنج. 2.15

برای آزمایش های کششی از ماشین های کششی استفاده می شود که امکان ثبت نمودار در مختصات "بار - ازدیاد طول مطلق" را در طول آزمایش ممکن می کند. ماهیت نمودار کششی به خواص ماده مورد آزمایش و نرخ کرنش بستگی دارد. یک نمای معمولی از چنین نموداری برای فولاد نرم تحت بار استاتیکی در شکل نشان داده شده است. 2.16.

بخش ها و نقاط مشخصه این نمودار و همچنین مراحل مربوط به تغییر شکل نمونه را در نظر بگیرید:

OA - قانون هوک معتبر است.

AB - تغییر شکل های باقی مانده (پلاستیک) ظاهر شد.

قبل از میلاد - تغییر شکل های پلاستیکی افزایش می یابد.

SD نقطه تسلیم است (رشد کرنش در یک بار ثابت رخ می دهد).

DK - منطقه سخت شدن (مواد دوباره توانایی افزایش مقاومت در برابر تغییر شکل بیشتر را به دست می آورد و افزایش نیرو را تا حد معینی درک می کند).

نقطه K - آزمایش متوقف شد و نمونه تخلیه شد.

KN - خط تخلیه؛

NKL - خط بارگیری مجدد نمونه (KL - بخش سخت شدن).

LM بخشی از افت بار است، در این لحظه به اصطلاح گردن روی نمونه ظاهر می شود - باریک شدن موضعی.

نقطه M - شکست نمونه؛

پس از پارگی، نمونه شکل تقریباً نشان داده شده در شکل 2.17 را دارد. قطعات را می توان تا کرد و طول پس از آزمایش ℓ 1 و قطر گردن d 1 را می توان اندازه گیری کرد.

در نتیجه پردازش نمودار کششی و اندازه گیری نمونه، تعدادی ویژگی مکانیکی بدست می آوریم که می توان آنها را به دو گروه تقسیم کرد - ویژگی های مقاومت و ویژگی های پلاستیسیته.

ویژگی های قدرت

حد تناسب:

بزرگترین استرسی که قانون هوک برای آن معتبر است.

قدرت تسلیم:

کوچکترین تنشی که در آن تغییر شکل نمونه با نیروی کششی ثابت رخ می دهد.

استحکام کششی (استحکام کششی):

بالاترین ولتاژ ذکر شده در طول آزمایش.

تنش در زمان استراحت:

تنش گسیختگی تعیین شده در این روش بسیار مشروط است و نمی توان از آن به عنوان مشخصه خواص مکانیکی فولاد استفاده کرد. قرارداد این است که از تقسیم نیرو در لحظه گسیختگی بر سطح مقطع اولیه نمونه و نه بر مساحت واقعی آن در هنگام گسیختگی، که به دلیل تشکیل بسیار کمتر از نیروی اولیه است، به دست آمده است. از یک گردن

ویژگی های پلاستیسیته

به یاد داشته باشید که پلاستیسیته توانایی یک ماده برای تغییر شکل بدون شکستگی است. ویژگی های پلاستیسیته تغییر شکل است، بنابراین، آنها با توجه به داده های اندازه گیری نمونه پس از تخریب تعیین می شوند:

Δℓ os \u003d ℓ 1 - ℓ 0 - ازدیاد طول باقیمانده،

ناحیه گردن است.

کشیدگی نسبی پس از پارگی:

. (2.25)

این ویژگی نه تنها به مواد، بلکه به نسبت ابعاد نمونه نیز بستگی دارد. به همین دلیل است که نمونه های استاندارد دارای نسبت ثابت ℓ 0 = 5d 0 یا ℓ 0 = 10d 0 هستند و مقدار δ همیشه با شاخص - δ 5 یا δ 10 و δ 5 > δ 10 داده می شود.

انقباض نسبی بعد از استراحت:

. (2.26)

کار خاص تغییر شکل:

که در آن A کار صرف شده برای تخریب نمونه است. به عنوان ناحیه محدود شده توسط نمودار کششی و محور آبسیسا (ناحیه شکل OABCDKLMR) یافت می شود. کار خاص تغییر شکل توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر ضربه یک بار را مشخص می کند.

از بین تمام خصوصیات مکانیکی بدست آمده در طول آزمایش، مشخصه های اصلی مقاومت عبارتند از استحکام تسلیم σ t و مقاومت نهایی σ pch، و مشخصه های اصلی پلاستیسیته ازدیاد طول نسبی δ و باریک شدن نسبی ψ پس از گسیختگی است.

تخلیه و بارگیری مجدد

هنگام تشریح نمودار کشش، نشان داده شد که در نقطه K آزمایش متوقف شد و نمونه تخلیه شد. فرآیند تخلیه توسط خط مستقیم KN (شکل 2.16)، موازی با بخش مستقیم OA نمودار توصیف شد. این بدان معنی است که ازدیاد طول نمونه ∆ℓ′ P که قبل از شروع تخلیه به دست آمده است، به طور کامل ناپدید نمی شود. قسمت گم شده از کشیدگی در نمودار با بخش NQ و قسمت باقیمانده با قطعه ON نشان داده می شود. بنابراین، ازدیاد طول کل نمونه فراتر از حد الاستیک شامل دو بخش است - الاستیک و باقیمانده (پلاستیک):

∆ℓ′ P = ∆ℓ′ بالا + ∆ℓ′ os.

این کار تا زمانی که نمونه شکسته شود ادامه خواهد داشت. پس از گسیختگی، جزء الاستیک کل ازدیاد طول (بخش ∆ℓ yn) ناپدید می شود. ازدیاد طول باقیمانده توسط بخش Δℓ OS نشان داده می شود. با این حال، اگر بارگیری متوقف شود و نمونه در بخش OB تخلیه شود، فرآیند تخلیه با خطی مطابق با خط بار نشان داده می شود - تغییر شکل کاملاً الاستیک است.

با بارگذاری مکرر نمونه با طول ℓ 0 + ∆ℓ′ os، خط بارگیری عملاً با خط تخلیه NK منطبق می شود. حد تناسب افزایش یافت و برابر با ولتاژی شد که تخلیه از آن انجام شد. علاوه بر این، خط مستقیم NK بدون فلات تسلیم به منحنی KL تبدیل شد. قسمتی از نمودار واقع در سمت چپ خط NK قطع شده است، یعنی. مبدا مختصات به نقطه N منتقل شده است. بنابراین، در نتیجه کشش فراتر از نقطه تسلیم، نمونه خواص مکانیکی خود را تغییر داده است:

یک). حد تناسب افزایش یافته است.

2). پلت فرم سیالیت ناپدید شده است.

3). ازدیاد طول نسبی پس از پارگی کاهش یافته است.

این تغییر در خواص نامیده می شود کار سخت.

سخت شدن باعث افزایش خاصیت ارتجاعی و کاهش شکل پذیری می شود. در برخی موارد (مثلاً در حین ماشینکاری)، سخت شدن نامطلوب است و با عملیات حرارتی از بین می رود. در موارد دیگر، به طور مصنوعی برای بهبود کشش قطعات یا سازه ها (تصفیه با شات فنر یا کابل کشی ماشین های بالابر) ایجاد می شود.

نمودارهای استرس

برای به دست آوردن نموداری که خواص مکانیکی ماده را مشخص می کند، نمودار کششی اولیه در مختصات P - ∆ℓ در مختصات σ - ε بازسازی می شود. از آنجایی که مختصات σ \u003d P / F و ابسیسا σ \u003d ∆ℓ / ℓ با تقسیم بر ثابت ها به دست می آیند، نمودار همان شکل اصلی را دارد (شکل 2.18، a).

از نمودار σ – ε مشاهده می شود که

آن ها مدول الاستیسیته نرمال برابر است با مماس زاویه میل مقطع مستطیل نمودار به محور آبسیسا.

تعیین به اصطلاح قدرت تسلیم شرطی از نمودار تنش راحت است. واقعیت این است که بیشتر مواد ساختاری نقطه تسلیم ندارند - یک خط مستقیم به آرامی به منحنی تبدیل می شود. در این حالت تنشی که در آن ازدیاد طول نسبی دائمی برابر با 0.2 درصد است به عنوان مقدار قدرت تسلیم (شرط) در نظر گرفته می شود. روی انجیر 2.18، b نشان می دهد که چگونه مقدار قدرت تسلیم شرطی σ 0.2 تعیین می شود. استحکام تسلیم σ t که در حضور سکوی تسلیم تعیین می شود، اغلب نامیده می شود فیزیکی.

بخش نزولی نمودار مشروط است، زیرا سطح مقطع واقعی نمونه پس از تشکیل گردن بسیار کمتر از ناحیه اولیه است که براساس آن مختصات نمودار تعیین می شود. اگر مقدار نیرو در هر بار P t بر سطح مقطع واقعی در همان زمان F t تقسیم شود، می توانید تنش واقعی را بدست آورید:

روی انجیر 2.18، a، این ولتاژها مطابق با خط چین است. تا قدرت نهایی، S و σ عملا بر هم منطبق هستند. در لحظه گسیختگی، تنش واقعی به طور قابل توجهی از مقاومت کششی σ pch و حتی بیشتر از تنش در لحظه گسیختگی σ r بیشتر است. ناحیه گردن F 1 را تا ψ بیان می کنیم و S p را پیدا می کنیم.

Þ Þ .

برای فولاد انعطاف پذیر ψ = 50 - 65٪. اگر ψ = 50% = 0.5 را در نظر بگیریم، آنگاه S p = 2σ p، یعنی. تنش واقعی در لحظه گسیختگی بیشتر است که کاملاً منطقی است.

2.6.2. تست فشرده سازی مواد مختلف

آزمایش تراکم اطلاعات کمتری در مورد خواص مواد نسبت به آزمایش کشش ارائه می دهد. با این حال، مشخص کردن خواص مکانیکی مواد کاملاً ضروری است. بر روی نمونه هایی به صورت استوانه ای که ارتفاع آنها بیش از 1.5 قطر نباشد و یا بر روی نمونه ها به شکل مکعب انجام می شود.

نمودارهای فشرده سازی فولاد و چدن را در نظر بگیرید. برای وضوح، ما آنها را در یک شکل با نمودار کشش این مواد به تصویر می کشیم (شکل 2.19). در سه ماهه اول - نمودارهای کشش، و در سوم - فشرده سازی.

در ابتدای بارگذاری، نمودار فشار فولاد یک خط مستقیم شیبدار با شیب مشابه در کشش است. سپس نمودار به ناحیه تسلیم می رود (فلات تسلیم به اندازه کشش مشخص نیست). علاوه بر این، منحنی کمی خم می شود و نمی شکند، زیرا نمونه فولاد از بین نمی رود، بلکه فقط صاف می شود. مدول الاستیسیته فولاد E در فشار و کشش یکسان است. قدرت تسلیم σ t + = σ t - نیز یکسان است. مقاومت فشاری را نمی توان به دست آورد، همانطور که بدست آوردن ویژگی های پلاستیسیته غیرممکن است.

نمودارهای کششی و فشاری چدن از نظر شکل مشابه هستند: آنها از همان ابتدا منحنی می شوند و با رسیدن به حداکثر بار شکسته می شوند. با این حال، چدن در فشرده سازی بهتر از کشش عمل می کند (σ pc - = 5 σ pc +). استحکام کششی σpch تنها مشخصه مکانیکی چدن است که در طول آزمایش تراکم بدست می آید.

اصطکاک که در حین آزمایش بین صفحات دستگاه و انتهای نمونه ایجاد می شود، تأثیر بسزایی بر نتایج آزمایش و ماهیت تخریب دارد. یک نمونه فولادی استوانه ای شکل بشکه ای به خود می گیرد (شکل 2.20، a)، ترک هایی در مکعب چدنی با زاویه 45 0 نسبت به جهت بار ظاهر می شود. اگر تأثیر اصطکاک با آغشته کردن انتهای نمونه با پارافین حذف شود، ترک هایی در جهت بار ظاهر می شود و بیشترین نیرو کمتر خواهد بود (شکل 2.20، b و c). بیشتر مواد شکننده (بتن، سنگ) در اثر فشار مانند چدن فرو می ریزند و الگوی فشرده سازی مشابهی دارند.

آزمایش چوب - ناهمسانگرد، یعنی. با داشتن استحکام متفاوت بسته به جهت نیرو نسبت به جهت الیاف، مواد. پلاستیک های تقویت شده با شیشه که به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرند نیز ناهمسانگرد هستند. هنگامی که چوب در امتداد الیاف فشرده می شود، بسیار قوی تر از زمانی است که روی الیاف فشرده می شود (منحنی های 1 و 2 در شکل 2.21). منحنی 1 مشابه منحنی های تراکم مواد شکننده است. تخریب به دلیل جابجایی یک قسمت از مکعب نسبت به قسمت دیگر رخ می دهد (شکل 2.20، d). هنگامی که روی الیاف فشرده می شود، چوب فرو نمی ریزد، بلکه فشرده می شود (شکل 2.20، e).

هنگام آزمایش یک نمونه فولادی در کشش، تغییری در خواص مکانیکی در نتیجه ایجاد تغییر شکل های باقیمانده قابل توجه - سخت شدن پیدا کردیم. بیایید ببینیم که نمونه پس از سخت شدن در طول آزمایش فشرده سازی چگونه رفتار می کند. شکل 2.19 نمودار را به صورت یک خط نقطه چین نشان می دهد. فشرده سازی در امتداد منحنی NC 2 L 2 انجام می شود که در بالای نمودار فشرده سازی نمونه قرار دارد که تحت سخت شدن OC 1 L 1 قرار نگرفته و تقریباً موازی با دومی است. پس از سخت شدن توسط کشش، حدود تناسب و سیالیت تحت فشار کاهش می یابد. این پدیده به نام دانشمندی که اولین بار آن را توصیف کرد، اثر بوشینگر نامیده می شود.

2.6.3. تعیین سختی

یک آزمایش مکانیکی و تکنولوژیکی بسیار رایج، تعیین سختی است. این به دلیل سرعت و سادگی چنین آزمایش‌هایی و ارزش اطلاعات به‌دست‌آمده است: سختی وضعیت سطح قطعه را قبل و بعد از پردازش تکنولوژیکی (سخت شدن، نیترید کردن و غیره) مشخص می‌کند، می‌توان از آن برای قضاوت غیرمستقیم استفاده کرد. بزرگی استحکام کششی

سختی موادتوانایی مقاومت در برابر نفوذ مکانیکی جسم دیگر جامدتر به داخل آن نامیده می شود. مقادیری که سختی را مشخص می کنند، اعداد سختی نامیده می شوند. با روش های مختلف تعیین می شوند، از نظر اندازه و ابعاد متفاوت هستند و همیشه با نشانی از روش تعیین آنها همراه هستند.

متداول ترین روش طبق نظر برینل است. این آزمایش شامل فشار دادن یک توپ فولادی سخت شده به قطر D در نمونه است (شکل 2.22، a). توپ مدتی تحت بار P نگه داشته می شود، در نتیجه یک اثر (سوراخ) با قطر d روی سطح باقی می ماند. نسبت بار بر حسب کیلونیوتن به مساحت سطح اثر در سانتی متر مربع را عدد سختی برینل می گویند.

. (2.30)

برای تعیین عدد سختی برینل، از دستگاه های آزمایش ویژه استفاده می شود، قطر فرورفتگی با میکروسکوپ قابل حمل اندازه گیری می شود. معمولا HB طبق فرمول (2.30) محاسبه نمی شود، بلکه از جداول پیدا می شود.

با استفاده از عدد سختی HB می توان مقدار تقریبی استحکام کششی برخی فلزات را بدون از بین بردن نمونه بدست آورد. یک رابطه خطی بین σ st و HB وجود دارد: σ st = k ∙ HB (برای فولاد نرم k = 0.36، برای فولاد با مقاومت بالا k = 0.33، برای چدن k = 0.15، برای آلیاژهای آلومینیوم k = 0.38، برای تیتانیوم آلیاژهای k = 0.3).

یک روش بسیار راحت و گسترده برای تعیین سختی به گفته راکول. این روش از یک مخروط الماس 120 درجه با شعاع 0.2 میلی متر یا یک توپ فولادی با قطر 1/16 اینچ (1.5875 میلی متر) به عنوان فرورفتگی در نمونه استفاده می کند. آزمایش مطابق با طرح نشان داده شده در شکل انجام می شود. 2.22b. ابتدا مخروط با پیش بارگیری P 0 = 100 H فشرده می شود که تا پایان آزمایش برداشته نمی شود. با این بار، مخروط به عمق h 0 فرو می رود. سپس بار کامل P = P 0 + P 1 به مخروط اعمال می شود (دو گزینه: A - P 1 = 500 H و C - P 1 = 1400 H)، در حالی که عمق فرورفتگی افزایش می یابد. پس از برداشتن بار اصلی P 1 عمق h 1 باقی می ماند. عمق اثر به دست آمده به دلیل بار اصلی P 1، برابر با h \u003d h 1 - h 0، سختی راکول را مشخص می کند. عدد سختی با فرمول تعیین می شود

, (2.31)

که در آن 0.002 مقدار تقسیم مقیاس نشانگر سختی سنج است.

روش های دیگری نیز برای تعیین سختی (به گفته ویکرز، به گفته Shore، میکروسختی) وجود دارد که در اینجا مورد توجه قرار نمی گیرد.

برای ارزیابی مقاومت عناصر سازه ای، مفاهیم تنش های کاری (طراحی)، تنش های محدود کننده، تنش های مجاز و حاشیه ایمنی معرفی شده اند. آنها با توجه به وابستگی های ارائه شده در پاراگراف های 4.2، 4.3 محاسبه می شوند.

ولتاژهای عملیاتی (محاسبه شده).  و  وضعیت تنش عناصر سازه را تحت تأثیر بار عملیاتی مشخص می کند.

تنش ها را محدود کنید  لیم و  لیم خواص مکانیکی مواد را مشخص می کند و از نظر استحکام برای عنصر ساختاری خطرناک است.

تنش های مجاز [  ] و [  ] ایمن هستند و استحکام عنصر ساختاری را در این شرایط عملیاتی تضمین می کنند.

حاشیه ایمنی n نسبت تنش های حد و مجاز را با در نظر گرفتن تأثیر منفی بر مقاومت عوامل مختلف محاسبه نشده تعیین می کند.

برای عملکرد ایمن قطعات مکانیزم، لازم است که حداکثر تنش های ایجاد شده در بخش های بارگذاری شده از مقدار مجاز برای یک ماده معین تجاوز نکند:

;
,

جایی که
و
- بیشترین تنش ها ( نرمال و مماس ) در مقطع خطرناک.
و مقادیر مجاز این تنش ها هستند.

با مقاومت پیچیده، ولتاژهای معادل تعیین می شود
در یک بخش خطرناک شرط قدرت دارای فرم است

.

تنش های مجاز بسته به تنش های محدود کننده تعیین می شوند  لیمو  لیمبه دست آمده در طول آزمایش مواد: تحت بارهای استاتیک - استحکام کششی
و τ Vبرای مواد شکننده، قدرت تسلیم
و τ تیبرای مواد پلاستیکی؛ تحت بارهای چرخه ای - حد استقامت و τ r :

;
.

ضریب ایمنی بر اساس تجربه طراحی و بهره برداری از سازه های مشابه منصوب می شوند.

برای قطعاتی از ماشین‌ها و مکانیزم‌هایی که تحت بارهای چرخه‌ای کار می‌کنند و دارای عمر مفید محدود هستند، تنش‌های مجاز بر اساس وابستگی‌های زیر محاسبه می‌شوند:

;
,

جایی که
- ضریب دوام با در نظر گرفتن عمر مفید مشخص شده.

ضریب دوام را با توجه به وابستگی محاسبه کنید

,

جایی که
- تعداد اولیه چرخه های آزمایش برای یک ماده معین و نوع تغییر شکل.
- تعداد چرخه های بارگیری قطعه مربوط به طول عمر مشخص شده؛ متر - نشانگر درجه منحنی استقامت.

هنگام طراحی عناصر ساختاری، از دو روش محاسبه مقاومت استفاده می شود:

محاسبه طراحی برای تنش های مجاز برای تعیین ابعاد اصلی سازه.

محاسبه تایید برای ارزیابی عملکرد ساختار موجود.

5.5. نمونه های محاسباتی

5.5.1. محاسبه میله های پلکانی برای استحکام استاتیکی

آر

برای هر یک از طرح های ارائه شده، ما تعیین می کنیم:

1. نوع تغییر شکل:

cx 1 - کشش؛ cx 2 - پیچ خوردگی; cx 3 - خم خالص.

2. ضریب نیروی داخلی:

cx 1 - نیروی طبیعی

N = 2F = 2800 = 1600 H;

cx 2 – گشتاور M X = T = 2Fh = 280010 = 16000 نیوتن میلی متر؛

cx 3 – ممان خمشی M = 2Fh = 280010 = 16000 نیوتن میلی متر.

3. نوع تنش ها و مقدار آنها در مقاطع A و B:

cx 1 - عادی
:

MPa

MPa

cx 2 - مماس
:

MPa

MPa

cx 3- عادی
:

MPa

MPa

4. کدام یک از نمودارهای تنش با هر طرح بارگذاری مطابقت دارد:

cx 1 - قسمت 3; cx 2 - قسمت 2 cx 3 - قسمت یکی

5. تحقق شرط استحکام:

cx 1- شرط وجود دارد:
MPa
MPa

cx 2- عدم احراز شرط:
MPa
MPa

cx 3- عدم احراز شرط:
MPa
MPa

6. حداقل قطر مجاز که تحقق شرط مقاومت را تضمین می کند:

cx 2:
میلی متر

cx 3:
میلی متر

7. حداکثر نیروی مجازافاز شرایط قدرت:

cx 2:
H;

cx 3:
ن.

ماشین حساب آنلاین محاسبه شده را تعیین می کند تنش های مجاز σبسته به دمای طراحی برای گریدهای مختلف مواد از انواع زیر: فولاد کربن، فولاد کروم، فولاد آستنیتی، فولاد آستنیتی-فریتی، آلومینیوم و آلیاژهای آن، مس و آلیاژهای آن، تیتانیوم و آلیاژهای آن طبق GOST-52857.1-2007 .

کمک برای توسعه پروژه سایت

بازدید کننده محترم سایت
اگر نتوانستید چیزی را که به دنبالش بودید پیدا کنید - حتماً در نظرات بنویسید، آنچه را که سایت اکنون از دست داده است. این به ما کمک می کند تا بفهمیم در کدام جهت باید بیشتر حرکت کنیم و سایر بازدیدکنندگان به زودی می توانند مطالب لازم را دریافت کنند.
اگر سایت برای شما مفید بود، سایت را به پروژه اهدا کنید فقط 2 ₽و خواهیم دانست که در مسیر درستی حرکت می کنیم.

ممنون که رد نشدی

I. روش محاسبه:

تنش های مجاز بر اساس GOST-52857.1-2007 تعیین شد.

برای فولادهای کربن و کم آلیاژ

1. در دماهای طراحی کمتر از 20 درجه سانتیگراد، تنش های مجاز مانند 20 درجه سانتیگراد فرض می شود، مشروط به استفاده مجاز از ماده در دمای معین.
2. برای فولاد درجه 20 در R e / 20
3. برای فولاد درجه 10G2 در R p0.2 / 20
4. برای گریدهای فولادی 09G2S، 16GS، کلاس های مقاومتی 265 و 296 طبق GOST 19281، تنش های مجاز، صرف نظر از ضخامت ورق، برای ضخامت بیش از 32 میلی متر تعیین می شود.
5. تنش های مجاز واقع در زیر خط افقی با منبعی نه بیشتر از 10 5 ساعت معتبر هستند. برای طول عمر تخمینی تا 2 * 10 5 ساعت، تنش مجاز واقع در زیر خط افقی در ضریب ضرب می شود: برای کربن فولاد 0.8; برای فولاد منگنزی 0.85 در دما< 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.

برای فولادهای کروم مقاوم در برابر حرارت

1. در دماهای طراحی کمتر از 20 درجه سانتیگراد، تنش های مجاز مانند 20 درجه سانتیگراد فرض می شود، مشروط به استفاده مجاز از ماده در دمای معین.
2. برای دماهای دیوار طراحی متوسط، تنش مجاز با درون یابی خطی با نتایج گرد شده تا 0.5 مگاپاسکال به سمت یک مقدار کمتر تعیین می شود.
3. تنش های مجاز واقع در زیر خط افقی با منبع 10 5 ساعت معتبر است. برای طول عمر تخمینی تا 2 * 10 5 ساعت، تنش مجاز واقع در زیر خط افقی در ضریب 0.85 ضرب می شود.

برای فولادهای آستنیتی مقاوم در برابر حرارت، مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر خوردگی

1. برای دمای دیوار طراحی میانی، تنش مجاز با درون یابی دو نزدیکترین مقدار مشخص شده در جدول تعیین می شود و نتایج به سمت پایین به 0.5 مگاپاسکال گرد می شوند.
2. برای آهنگری های ساخته شده از فولادهای 12X18H10T، 10X17H13M2T، 10X17H13M3T، تنش های مجاز در دماهای تا 550 درجه سانتی گراد در 0.83 ضرب می شود.
3. برای محصولات بلند ساخته شده از گریدهای فولادی 12X18H10T، 10X17H13M2T، 10X17H13M3T، تنش های مجاز در دماهای تا 550 درجه سانتیگراد در نسبت (R * p0.2 / 20) / 240 ضرب می شود.
   (R* p0.2/20 - قدرت تسلیم مواد محصولات بلند طبق GOST 5949 تعیین می شود).
4. برای آهنگری و محصولات بلند ساخته شده از فولاد درجه 08X18H10T، تنش های مجاز در دماهای تا 550 درجه سانتیگراد در 0.95 ضرب می شود.
5. برای آهنگری های ساخته شده از فولاد درجه 03X17H14M3، تنش های مجاز در 0.9 ضرب می شود.
6. برای آهنگری ساخته شده از فولاد درجه 03X18H11، تنش های مجاز در 0.9 ضرب می شود. برای محصولات بلند ساخته شده از فولاد درجه 03X18H11، تنش های مجاز در 0.8 ضرب می شود.
7. برای لوله های ساخته شده از فولاد درجه 03X21N21M4GB (ZI-35)، تنش های مجاز در 0.88 ضرب می شود.
8. برای آهنگری ساخته شده از فولاد درجه 03Kh21N21M4GB (ZI-35)، تنش های مجاز در نسبت (R * p0.2 / 20) / 250 ضرب می شود.
   (R* p0.2/20 قدرت تسلیم مواد آهنگری است که طبق GOST 25054 تعیین می شود).
9. تنش های مجاز واقع در زیر خط افقی برای منبعی که بیش از 10 5 ساعت نباشد معتبر است.

برای طول عمر تخمینی تا 2 * 10 5 ساعت، ولتاژ مجاز واقع در زیر خط افقی در درجه حرارت در ضریب 0.9 ضرب می شود.< 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.

برای فولادهای آستنیتی و آستنیتی فریتی مقاوم در برابر حرارت، مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر خوردگی

1. در دماهای طراحی کمتر از 20 درجه سانتیگراد، تنش های مجاز مانند 20 درجه سانتیگراد فرض می شود، مشروط به استفاده مجاز از ماده در دمای معین.
2. برای دماهای دیوار طراحی میانی، تنش مجاز با درون یابی دو نزدیکترین مقدار ارائه شده در این جدول، به سمت پایین تا 0.5 مگاپاسکال به سمت مقدار پایین تر، تعیین می شود.

برای آلومینیوم و آلیاژهای آن

1. تنش های مجاز برای آلومینیوم و آلیاژهای آن در شرایط آنیل داده شده است.
2. تنش های مجاز برای ضخامت ورق ها و صفحات آلومینیومی درجات A85M، A8M بیش از 30 میلی متر، درجات دیگر - بیش از 60 میلی متر داده می شود.

برای مس و آلیاژهای آن

1. تنش های مجاز برای مس و آلیاژهای آن در حالت آنیل داده شده است.
2. تنش های مجاز برای ضخامت ورق از 3 تا 10 میلی متر داده می شود.
3. برای مقادیر میانی دمای دیوار طراحی، تنش‌های مجاز با درون‌یابی خطی تعیین می‌شوند که نتایج آن تا 0.1 مگاپاسکال به سمت یک مقدار کمتر گرد می‌شود.

برای تیتانیوم و آلیاژهای آن

1. در دماهای طراحی کمتر از 20 درجه سانتیگراد، تنش های مجاز مانند 20 درجه سانتیگراد فرض می شود، مشروط بر اینکه بتوان از ماده در دمای معینی استفاده کرد.
2. برای آهنگری و میلگرد تنش های مجاز در 0.8 ضرب می شود.

II. تعاریف و نشانه گذاری:

R e / 20 - حداقل مقدار قدرت تسلیم در دمای 20 درجه سانتیگراد، مگاپاسکال. R p0.2 / 20 - حداقل مقدار استحکام تسلیم شرطی در ازدیاد طول باقیمانده 0.2٪ در دمای 20 درجه سانتیگراد، مگاپاسکال. مجاز
تنش - بالاترین تنش هایی است که می توان در یک سازه تحمل کرد، مشروط بر اینکه ایمن، قابل اعتماد و بادوام عمل کند. مقدار تنش مجاز با تقسیم مقاومت کششی، استحکام تسلیم و غیره بر مقداری بیشتر از یک که ضریب ایمنی نامیده می شود، تعیین می شود. تخمین زده
دما - دمای دیواره تجهیزات یا خط لوله، برابر با حداکثر میانگین حسابی دما در سطوح بیرونی و داخلی آن در یک بخش در شرایط عملیاتی عادی (برای قطعات کشتی‌های راکتور هسته‌ای، دمای طراحی با توجه به انتشار گرمای داخلی را به عنوان میانگین مقدار انتگرال توزیع دما روی ضخامت دیواره پوسته در نظر بگیرید (PNAE G-7-002-86، بند 2.2؛ PNAE G-7-008-89، پیوست 1).

دمای طراحی

• ، مورد 5.1. دمای طراحی برای تعیین مشخصات فیزیکی و مکانیکی مواد و تنش های مجاز و همچنین در محاسبه مقاومت با در نظر گرفتن اثرات دما استفاده می شود.
• ، مورد 5.2. دمای طراحی بر اساس محاسبات مهندسی حرارتی یا نتایج آزمایش یا تجربه عملیاتی کشتی‌های مشابه تعیین می‌شود.
• بالاترین دمای دیواره به عنوان دمای طراحی دیواره ظرف یا دستگاه در نظر گرفته می شود. در دماهای کمتر از 20 درجه سانتی گراد، دمای 20 درجه سانتی گراد به عنوان دمای طراحی در هنگام تعیین تنش های مجاز در نظر گرفته می شود.
• ، بند 5.3. اگر امکان انجام محاسبات یا اندازه گیری های حرارتی وجود نداشته باشد و در حین کار دمای دیوار به دمای محیط در تماس با دیوار افزایش یابد، دمای طراحی باید به عنوان بالاترین دمای محیط در نظر گرفته شود، اما کمتر از آن نباشد. بیش از 20 درجه سانتیگراد
• هنگامی که توسط شعله باز، گازهای خروجی یا بخاری های الکتریکی گرم می شود، دمای طراحی برابر با دمای محیطی است که 20 درجه سانتیگراد برای گرمایش بسته و 50 درجه سانتیگراد برای گرمایش مستقیم افزایش یافته است، مگر اینکه اطلاعات دقیق تری در دسترس باشد.
• ، مورد 5.4. اگر کشتی یا دستگاه تحت چندین حالت بارگیری مختلف کار می کند یا عناصر مختلف دستگاه تحت شرایط مختلف کار می کنند، می توان دمای طراحی خود را برای هر حالت تعیین کرد (GOST-52857.1-2007، بند 5).

III. توجه داشته باشید:

بلوک داده منبع با رنگ زرد برجسته شده است, بلوک محاسبات میانی با رنگ آبی مشخص شده است, بلوک محلول با رنگ سبز مشخص شده است.

اجازه تعیین کنید استرس های نهایی() که در آن ماده نمونه مستقیماً از بین می رود یا تغییر شکل های پلاستیکی بزرگ در آن رخ می دهد.

استرس نهایی در محاسبات قدرت

مانند استرس نهاییمحاسبات قدرت را در نظر می گیرد:

نقطه تسلیمبرای یک ماده انعطاف پذیر (اعتقاد بر این است که تخریب یک ماده انعطاف پذیر زمانی شروع می شود که تغییر شکل های پلاستیکی قابل توجهی در آن ظاهر شود)

,

استحکام کششیبرای یک ماده شکننده، که مقدار آن در متفاوت است:

برای اطمینان از یک قطعه واقعی، لازم است ابعاد و مواد آن را به گونه ای انتخاب کنید که حداکثری که در نقطه ای از عملیات رخ می دهد کمتر از حد مجاز باشد:

با این حال، حتی اگر حداکثر تنش طراحی در قطعه نزدیک به تنش حد باشد، هنوز نمی توان استحکام آن را تضمین کرد.

عمل بر روی قسمت را نمی توان با دقت کافی تنظیم کرد،

تنش های طراحی در قطعه گاهی اوقات فقط به طور تقریبی قابل محاسبه است.

انحرافات احتمالی واقعی از ویژگی های محاسبه شده

قطعه باید با کمی محاسبه طراحی شود ضریب ایمنی:

.

واضح است که هر چه n بزرگتر باشد، قطعه قوی تر است. با این حال، بسیار بزرگ ضریب ایمنیمنجر به هدر رفتن مواد می شود و این باعث می شود که قطعه سنگین و غیراقتصادی باشد.

بسته به هدف سازه، ضریب ایمنی مورد نیاز تعیین می شود.

شرایط قدرت: استحکام قطعه در نظر گرفته می شود در صورتی که . با استفاده از عبارت ، بازنویسی کنید شرایط قدرتمانند:

از اینجا می توانید فرم دیگری از ضبط را دریافت کنید شرایط قدرت:

رابطه سمت راست آخرین نامساوی نامیده می شود ولتاژ مجاز:

اگر تنش های محدود کننده و در نتیجه تنش های مجاز در کشش و فشار متفاوت باشد، آنها را با و نشان می دهند. با استفاده از مفهوم ولتاژ مجاز، می توان شرایط قدرتبه صورت زیر فرموله شود: در صورتی که استحکام قطعه تضمین شود بالاترین ولتاژتجاوز نمی کند ولتاژ مجاز.

برای تعیین تنش های مجاز در مهندسی مکانیک از روش های اساسی زیر استفاده می شود.
1. یک حاشیه ایمنی متمایز به عنوان حاصل ضرب تعدادی ضرایب جزئی یافت می شود که قابلیت اطمینان ماده، درجه مسئولیت قطعه، دقت فرمول های محاسباتی و نیروهای عمل کننده و سایر عوامل را در نظر می گیرد. تعیین شرایط کاری قطعات
2. جدولی - تنش های مجاز طبق استانداردهای سیستماتیک در قالب جداول گرفته می شود
(جدول 1 - 7). این روش کمتر دقیق است، اما ساده ترین و راحت ترین برای استفاده عملی در طراحی و محاسبات قدرت تایید است.

در کار دفاتر طراحی و در محاسبه قطعات ماشین آلات هم متمایز و هم روش های جدولی و همچنین ترکیب آنها. روی میز. شکل 4 - 6 تنش های مجاز برای قطعات ریخته گری غیر استاندارد که روش های محاسباتی خاصی برای آنها ایجاد نشده و تنش های مجاز مربوط به آنها را نشان می دهد. قطعات معمولی (به عنوان مثال، چرخ دنده ها و چرخ های کرمی، قرقره ها) باید طبق روش های ارائه شده در بخش مربوطه کتاب راهنما یا ادبیات خاص محاسبه شوند.

تنش های مجاز داده شده برای محاسبات تقریبی فقط برای بارهای اصلی در نظر گرفته شده است. برای محاسبات دقیق تر، با در نظر گرفتن بارهای اضافی (به عنوان مثال، پویا)، مقادیر جدول باید 20 - 30٪ افزایش یابد.

تنش های مجاز بدون در نظر گرفتن غلظت تنش و ابعاد قطعه، برای نمونه های فولادی صیقلی صاف با قطر 6-12 میلی متر و برای ریخته گری های چدن دور تصفیه نشده با قطر 30 میلی متر محاسبه می شود. هنگام تعیین بیشترین تنش ها در قسمت محاسبه شده، لازم است تنش های نامی σ nom و τ nom را در ضریب غلظت k σ یا k τ ضرب کنیم:

1. تنش های مجاز*
برای فولادهای کربنی با کیفیت معمولی در شرایط نورد گرم

2. خواص مکانیکی و تنش های مجاز
فولادهای ساختاری با کیفیت کربن

3. خواص مکانیکی و تنش های مجاز
فولادهای ساختاری آلیاژی

4. خواص مکانیکی و تنش های مجاز
برای ریخته گری ساخته شده از کربن و فولادهای آلیاژی

5. خواص مکانیکی و تنش های مجاز
برای ریخته گری آهن خاکستری

6. خواص مکانیکی و تنش های مجاز
برای ریخته گری چدن داکتیل

7. تنش های مجاز برای قطعات پلاستیکی

برای فولادهای انعطاف پذیر (سخت نشده).در تنش های استاتیکی (نوع I بار)، ضریب غلظت در نظر گرفته نمی شود. برای فولادهای همگن (σ در > 1300 مگاپاسکال، و همچنین در مورد عملکرد آنها در دماهای پایین)، ضریب غلظت، در حضور غلظت تنش، تحت بار نیز در نظر گرفته می شود. مناز شکل (k > 1). برای فولادهای شکل پذیر تحت اثر بارهای متغیر و در صورت وجود تمرکز تنش، این تنش ها باید در نظر گرفته شود.

برای چدندر بیشتر موارد، ضریب تمرکز تنش تقریباً برابر با واحد برای همه انواع بارها در نظر گرفته می شود (I - III). هنگام محاسبه مقاومت برای در نظر گرفتن ابعاد قطعه، تنش های مجاز جدولی داده شده برای قطعات ریخته گری باید در ضریب مقیاس برابر با 1.4 ... 5 ضرب شود.

وابستگی های تجربی تقریبی محدودیت های خستگی برای موارد بارگیری با یک چرخه متقارن:

برای فولادهای کربنی:
- هنگام خم شدن σ -1 \u003d (0.40 ÷ 0.46) σ اینچ;
σ -1р = (0.65÷0.75)σ -1;
- هنگام چرخش، τ -1 = (0.55÷0.65)σ -1;

برای فولادهای آلیاژی:
- هنگام خم شدن σ -1 \u003d (0.45 ÷ 0.55) σ اینچ;
- در کشش یا فشار، σ -1р = (0.70÷0.90)σ -1;
- هنگام چرخش، τ -1 = (0.50÷0.65)σ -1;

برای ریخته گری فولاد:
- هنگام خم شدن σ -1 \u003d (0.35 ÷ 0.45) σ اینچ;
- در کشش یا فشار، σ -1р = (0.65÷0.75)σ -1;
- هنگام چرخش، τ -1 = (0.55÷0.65)σ -1.

خواص مکانیکی و تنش های مجاز چدن ضد اصطکاک:
- استحکام نهایی در خمش 250 ÷ 300 مگاپاسکال،
- تنش های خمشی مجاز: 95 مگاپاسکال برای I. 70 مگاپاسکال - II: 45 مگاپاسکال - III، جایی که I. II، III - تعیین انواع بار، جدول را ببینید. یکی

تنش های مجاز تقریبی برای فلزات غیر آهنی در کشش و فشار. MPa:
- 30...110 - برای مس;
- 60...130 - برنج;
- 50...110 - برنز;
- 25...70 - آلومینیوم;
- 70...140 - دورالومین.