Preglednica 2.4

Slika 2.22

Slika 2.18

Slika 2.17

Slika: 2.15

Za natezne preskuse se uporabljajo natezni preskusni stroji, ki omogočajo snemanje diagrama v koordinatah "obremenitev - absolutni raztezek" med preskusom. Narava nateznega diagrama je odvisna od lastnosti preskusnega materiala in hitrosti deformacije. Tipičen pogled na tak diagram za blago jeklo pod statično obremenitvijo je prikazan na sliki. 2.16.

Upoštevajmo značilne odseke in točke tega diagrama ter ustrezne stopnje deformacije vzorca:

OA - Hookeov zakon je pravičen;

AB - pojavile so se preostale (plastične) deformacije;

VS - plastične deformacije rastejo;

SD - območje izkoristka (rast deformacije se pojavi pri stalni obremenitvi);

DC - območje strjevanja (material spet pridobi sposobnost povečati odpornost na nadaljnje deformacije in zazna naraščajočo silo do določene meje);

Točka K - preskus je bil ustavljen in vzorec raztovorjen;

KN - razkladalna linija;

NKL - črta večkratnega nalaganja vzorca (KL - oddelek za strjevanje);

LM - odsek padca obremenitve, v tem trenutku se na vzorcu pojavi tako imenovani vrat - lokalno zoženje;

Točka M - prelom vzorca;

Po pretrganju je vzorec videti kot tisti, prikazan na sliki 2.17. Odpadke je mogoče zložiti in izmeriti dolžino po preskusu ℓ 1 ter premer vratu d 1.

Kot rezultat obdelave nateznega diagrama in merjenja vzorca dobimo številne mehanske lastnosti, ki jih lahko razdelimo v dve skupini - lastnosti trdnosti in lastnosti plastičnosti.

Močne lastnosti

Sorazmerna meja:

Največji stres, za katerega velja Hookejev zakon.

Moč donosa:

Najmanjša napetost, pri kateri se vzorec deformira pod konstantno natezno silo.

Natezna trdnost (končna trdnost):

Največji stres, opažen med preskusom.

Napetost prekinitve:

Tako določena natezna napetost je zelo poljubna in je ni mogoče uporabiti kot značilnost mehanskih lastnosti jekla. Dogovor je bil, da je bila dobljena z delitvijo sile v trenutku rupture na začetno površino prečnega prereza vzorca in ne na njeno dejansko površino ob ruptu, ki je zaradi tvorbe vratu veliko manjša od začetne .

Značilnosti plastičnosti

Spomnimo se, da je plastičnost sposobnost materiala, da se deformira brez uničenja. Karakteristike plastičnosti so deformacijske, zato jih določimo glede na merilne podatke vzorca po lomu:

∆ℓ os \u003d ℓ 1 - ℓ 0 - preostali raztezek,

- območje vratu.

Raztezek po pretrganju:

. (2.25)

Ta značilnost ni odvisna samo od materiala, temveč tudi od razmerja stranic vzorca. Zato imajo standardni vzorci fiksno razmerje ℓ 0 \u003d 5d 0 ali ℓ 0 \u003d 10d 0, vrednost δ pa je vedno podana z indeksom - δ 5 ali δ 10, z δ 5\u003e δ 10.

Relativna zožitev po pretrganju:

. (2.26)

Specifično delo deformacije:

kjer je A delo, porabljeno za uničenje vzorca; najdemo kot območje, ki ga omejujeta raztezni diagram in abscisa (območje slike OABCDKLMR). Specifično delo deformacije označuje sposobnost materiala, da se upre udarcem obremenitve.

Med vsemi mehanskimi značilnostmi, pridobljenimi med preskušanjem, sta glavni značilnosti trdnosti napetost tečenja σt in mejna trdnost σpc, glavni značilnosti plastičnosti pa sta relativni raztezek δ in relativno zoženje ing po pretrganju.

Razkladanje in ponovno nalaganje

Pri opisu napetostnega diagrama je bilo navedeno, da se je v točki K preskus ustavil in vzorec raztovoril. Postopek razkladanja je opisal ravna črta KN (slika 2.16), vzporedno z ravno črto diagrama OA. To pomeni, da raztezek vzorca ∆ℓ ′ P, pridobljen pred začetkom razkladanja, ne izgine popolnoma. Izginili del raztezka v diagramu je prikazan s segmentom NQ, preostali del pa s segmentom ON. Zato je celoten raztezek vzorca nad mejo elastičnosti sestavljen iz dveh delov - elastičnega in preostalega (plastika):

∆ℓ ′ П \u003d ∆ℓ ′ paket + ∆ℓ ′ os.

To se bo nadaljevalo, dokler vzorec ne poči. Po pretrganju elastična komponenta celotnega raztezka (segment ∆ℓ yn) izgine. Trajni raztezek predstavlja segment by ax. Če se nalaganje ustavi in \u200b\u200bse vzorec raztovori znotraj odseka OB, bo postopek razkladanja prikazan s črto, ki sovpada z linijo tovora - deformacija je povsem elastična.

Pri večkratnem nakladanju vzorca dolžine ℓ 0 + ∆ℓ ′ os nakladalne črte praktično sovpada z razkladalno črto NK. Sorazmerna meja se je povečala in postala enaka napetosti, iz katere je bilo izvedeno razkladanje. Nadalje je premica NK prešla v krivuljo KL brez območja donosa. Izkazalo se je, da je del diagrama levo od črte NK odrezan, tj. izvor se je preselil v točko N. Tako je vzorec zaradi raztezanja preko meje tečenja spremenil svoje mehanske lastnosti:

ena). sorazmerna meja se je povečala;

2). območje fluidnosti je izginilo;

3). zmanjšano raztezanje po pretrganju.

Ta sprememba lastnosti se imenuje delo utrjeno.

Med utrjevanjem dela se elastične lastnosti povečajo in plastičnost zmanjša. V nekaterih primerih (na primer pri obdelavi) je pojav delovnega utrjevanja nezaželen in se odpravi s toplotno obdelavo. V drugih primerih je ustvarjen umetno za izboljšanje elastičnosti delov ali konstrukcij (obdelava s strelnimi vzmetmi ali vlečenje kablov dvižnih strojev).

Diagrami napetosti

Za pridobitev diagrama, ki označuje mehanske lastnosti materiala, je primarni diagram napetosti v koordinatah P - rear preurejen v koordinate σ - ε. Ker so ordinate σ \u003d Р / F in abscise σ \u003d ∆ℓ / ℓ dobljene z deljenjem s konstantami, ima diagram enako obliko kot prvotni (slika 2.18, a).

Iz diagrama σ - ε je razvidno, da

tiste. modul normalne elastičnosti je enak tangenti kota naklona premice na diagramu na os abscis.

Primerno je določiti tako imenovano pogojno napetost tečenja iz diagrama napetosti. Dejstvo je, da večina strukturnih materialov nima območja izkoristka - ravna črta se gladko spremeni v krivuljo. V tem primeru se za vrednost meje tečenja (pogojno) vzame napetost, pri kateri je relativno preostalo raztezanje 0,2%. Na sl. 2.18, b prikazuje, kako je določena vrednost običajne napetosti raztezanja σ 0,2. Pogosto imenujemo mejo tečenja σ t, določeno ob prisotnosti območja donosa fizično.

Padajoči del diagrama je poljuben, saj je dejanska površina preseka vzorca po vratu veliko manjša od začetne površine, na kateri so določene koordinate diagrama. Resnično napetost lahko dobite, če vrednost sile v vsakem trenutku časa P t delimo z dejansko površino preseka v istem trenutku časa F t:

Na sl. 2.18, a, te napetosti ustrezajo črtkani črti. Do končne trdnosti S in σ praktično sovpadata. V trenutku pretrganja resnična napetost znatno presega tako končno trdnost σ ps, še bolj pa napetost v trenutku rupture σ p. Izrazimo površino vratu F 1 do ψ in poiščimo S p.

Þ Þ .

Za nodularno jeklo ψ \u003d 50 - 65%. Če vzamemo ψ \u003d 50% \u003d 0,5, potem dobimo S p \u003d 2σ p, tj. resnični stres je največji v trenutku rupture, kar je povsem logično.

2.6.2. Preskus stiskanja različnih materialov

Preskus stiskanja daje manj informacij o lastnostih materiala kot natezni preskus. Vendar je nujno treba opredeliti mehanske lastnosti materiala. Izvaja se na vzorcih v obliki jeklenk, katerih višina ne presega 1,5 premera, ali na vzorcih v obliki kock.

Upoštevajte diagrame kompresije jekla in litega železa. Zaradi jasnosti jih bomo prikazali na eni sliki z nateznimi diagrami teh materialov (slika 2.19). V prvi četrtini obstajajo diagrami napetosti, v tretji pa diagrami kompresije.

Na začetku obremenitve je kompresijski diagram jekla nagnjena ravna črta z enakim naklonom kot pri napetosti. Nato diagram preide na območje donosa (območje donosa ni tako izrazito kot med raztezanjem). Nadalje se krivulja nekoliko upogne in se ne odlomi, ker jekleni primerek se ne sesuje, ampak se le splošči. Modul elastičnosti jekla E pri stiskanju in napetosti je enak. Tudi napetost tečenja σ t + \u003d σ t - so enake. Tlačne trdnosti ni mogoče doseči, prav tako kot ni mogoče dobiti lastnosti plastičnosti.

Diagrami napetosti in stiskanja litega železa so podobne oblike: upognjeni so že od samega začetka in se zlomijo, ko je dosežena največja obremenitev. Vendar lito železo deluje bolje za stiskanje kot za napetost (σ čebela - \u003d 5 σ beck +). Končna trdnost σ čebela je edina mehanska značilnost litega železa, dobljena v preskusu stiskanja.

Trenje, ki se med preskusom pojavi med strojnimi ploščami in konci vzorca, pomembno vpliva na rezultate preskusa in na vrsto loma. Vzorec valjastega jekla ima obliko cevi (slika 2.20, a), v litoželezni kocki se pojavijo razpoke pod kotom 45 0 v smeri tovora. Če izključimo učinek trenja z mazanjem koncev vzorca s parafinom, se bodo v smeri obremenitve pojavile razpoke in največja sila bo manjša (slika 2.20, b in c). Večina krhkih materialov (beton, kamen) pri stiskanju odpove na enak način kot litega železa in ima podoben diagram stiskanja.

Zanimivo je testiranje lesa - anizotropnega, tj. z različno trdnostjo, odvisno od smeri sile glede na smer vlaken, materiala. Vse bolj razširjena plastika iz steklenih vlaken je tudi anizotropna. Pri stiskanju vzdolž zrna je les veliko močnejši kot pri stiskanju čez zrno (krivulji 1 in 2 na sliki 2.21). Krivulja 1 je podobna kompresijskim krivuljam za krhke materiale. Do uničenja pride zaradi premika enega dela kocke glede na drugega (slika 2.20, d). Pri stiskanju skozi vlakna se les ne uniči, ampak stisne (slika 2.20, e).

Med nateznim preskušanjem jeklenega vzorca smo ugotovili spremembo mehanskih lastnosti kot posledica raztezanja pred pojavom opaznih trajnih deformacij - delovnega utrjevanja. Poglejmo, kako se vzorec obnaša po utrjevanju med preizkusom stiskanja. Na sliki 2.19 je diagram prikazan s črtkano črto. Stiskanje sledi krivulji NC 2 L 2, ki se nahaja nad diagramom kompresije ne strjenega vzorca OC 1 L 1, in skoraj vzporedno s slednjim. Po delovnem utrjevanju z napetostjo se meje sorazmernosti in meje popuščanja pri stiskanju zmanjšajo. Ta pojav se imenuje Bauschingerjev učinek po znanstveniku, ki ga je prvi opisal.

2.6.3. Določanje trdote

Zelo pogost mehanski in tehnološki preskus je določanje trdote. To je posledica hitrosti in enostavnosti tovrstnih preskusov ter vrednosti pridobljenih informacij: trdota označuje stanje površine dela pred in po obdelavi (kaljenje, nitriranje itd.), Z njo lahko posredno presodijo vrednost končne trdnosti.

Trdota materiala se imenuje sposobnost upiranja mehanskemu prodiranju vanj drugega, bolj trdnega telesa. Količine, ki označujejo trdoto, imenujemo trdote številke. Določeni z različnimi metodami so različni po velikosti in dimenzijah in jih vedno spremlja navedba metode za njihovo določanje.

Najpogostejša metoda je Brinell. Preskus obsega stiskanje kaljene jeklene krogle s premerom D v vzorec (slika 2.22, a). Žoga je nekaj časa pod obremenitvijo P, zaradi česar na površini ostane odtis (luknja) s premerom d. Razmerje obremenitve v kN do površine vdolbine v cm 2 imenujemo Brinellovo trdotno število

. (2.30)

Za določitev Brinellove trdote števila se uporabljajo posebne preskusne naprave, premer vdolbine se meri s prenosnim mikroskopom. Običajno se HB ne šteje po formuli (2.30), ampak ga najdemo v tabelah.

Z uporabo trdote številke HB je mogoče dobiti približno vrednost končne trdnosti nekaterih kovin brez lomljenja vzorca, saj obstaja linearno razmerje med σ čebela in HB: σ čebela \u003d k ∙ HB (za blago jeklo k \u003d 0,36, za jeklo z visoko trdnostjo k \u003d 0,33, za lito železo k \u003d 0,15, za aluminijeve zlitine k \u003d 0,38, za titan zlitine k \u003d 0,3).

Zelo priročna in razširjena metoda za določanje trdote avtor Rockwell... Ta metoda uporablja 120-stopinjski diamantni konus s polmerom 0,2 mm ali jekleno kroglo s premerom 1,5875 mm (1/16 palca) kot vdolbino, ki jo je treba vtisniti v vzorec. Preizkus poteka po shemi, prikazani na sl. 2.22, b. Najprej se stožec stisne s prednapetostjo P 0 \u003d 100 N, ki se odstrani do konca preskusa. S to obremenitvijo je stožec potopljen do globine h 0. Nato na stožec nanesemo polno obremenitev P \u003d P 0 + P 1 (dve možnosti: A - P 1 \u003d 500 H in C - P 1 \u003d 1400 H), medtem ko se globina vdolbine poveča. Po odstranitvi glavnega bremena P 1 globina h 1 ostane. Globina vdolbine, dobljena zaradi glavne obremenitve P 1, enaka h \u003d h 1 - h 0, označuje trdoto Rockwella. Število trdote se določi s formulo

, (2.31)

kjer je 0,002 delitev lestvice indikatorja trdote.

Obstajajo tudi druge metode za določanje trdote (Vickers, Shore, mikrotrdota), ki tukaj niso upoštevane.

Za oceno trdnosti konstrukcijskih elementov so predstavljeni koncepti delovnih (konstrukcijskih) napetosti, končnih napetosti, dopustnih napetosti in varnostnih meja. Izračunajo se glede na odvisnosti, predstavljene v oddelkih 4.2, 4.3.

Delovne (konstrukcijske) napetosti  in  označujejo napetostno stanje strukturnih elementov pod vplivom obratovalne obremenitve.

Omejevanje napetosti  lim in  lim so značilne za mehanske lastnosti materiala in so nevarne za strukturni element glede na njegovo trdnost.

Dovoljena napetost [  ] in [  ] so varni in zagotavljajo trdnost konstrukcijskega elementa v danih obratovalnih pogojih.

Varnostna meja n določa razmerje med omejevalnimi in dopustnimi napetostmi ob upoštevanju negativnega vpliva na moč različnih neupoštevanih dejavnikov.

Za varno delovanje delov mehanizmov je potrebno, da največje napetosti, ki nastanejo v obremenjenih odsekih, ne presegajo dovoljene vrednosti za dani material:

;
,

kje
in
- največje napetosti (normalne in tangencialne ) v nevarnem odseku;
in - dovoljene vrednosti teh napetosti.

S kompleksnim uporom se določijo enakovredne napetosti
v nevarnem odseku. Stanje trdnosti ima obliko

.

Dovoljene napetosti se določijo glede na mejne napetosti  lim in  lim dobljeni med preskusi materiala: pri statičnih obremenitvah - največja trdnost
in τ IN za krhke materiale meja popuščanja
in τ T za plastične materiale; pri cikličnih obremenitvah - meja vzdržljivosti in τ r :

;
.

Varnostni faktor imenovan na podlagi izkušenj pri načrtovanju in delovanju podobnih struktur.

Za strojne dele in mehanizme, ki delujejo pod cikličnimi obremenitvami in imajo omejeno življenjsko dobo, se dovoljene napetosti izračunajo glede na odvisnosti:

;
,

kje
- koeficient življenjske dobe ob upoštevanju določene življenjske dobe.

Izračunajte koeficient trajnosti glede na odvisnost

,

kje
- osnovno število preskusnih ciklov za dani material in vrsto deformacije;
- število nakladalnih ciklov dela, ki ustreza dani življenjski dobi; m - kazalnik stopnje vzdržljivosti krivulje.

Pri načrtovanju konstrukcijskih elementov se uporabljata dva načina izračuna trdnosti:

projektni izračun dovoljenih napetosti za določitev osnovnih dimenzij konstrukcije;

verifikacijski izračun za oceno učinkovitosti obstoječe strukture.

5.5. Primeri izračuna

5.5.1. Izračun stopničastih palic za statično trdnost

R

Za vsako od predstavljenih shem določimo:

1. Vrsta deformacije:

cx. 1 - raztezanje; cx. 2 - torzija; cx. 3 - čisti ovinek.

2. Faktor notranje sile:

cx. 1 - normalna trdnost

N \u003d 2F \u003d 2 800 - 1600 H;

cx. 2 - navor М Х \u003d T \u003d 2Fh \u003d 280010 \u003d 16000 N mm;

cx. 3 - upogibni moment M \u003d 2Fh \u003d 280010 \u003d 16000 N mm.

3. Vrsta napetosti in njihova velikost v odsekih A in B:

cx. 1 - normalno
:

MPa;

MPa;

cx. 2 - tangente
:

MPa;

MPa;

cx. 3 - normalno
:

MPa;

MPa.

4. Kateri od diagramov napetosti ustreza posamezni shemi obremenitve:

cx. 1 - ep. 3; cx. 2 - ep. 2; cx. 3 - ep. eno.

5. Izpolnjevanje trdnostnega stanja:

cx. 1 - pogoj je izpolnjen:
MPa
MPa;

cx. 2 - pogoj ni izpolnjen:
MPa
MPa;

cx. 3 - pogoj ni izpolnjen:
MPa
MPa.

6. Najmanjši dovoljeni premer, ki zagotavlja izpolnjevanje pogoja trdnosti:

cx. 2:
mm;

cx. 3:
mm

7. Največja dovoljena silaF od stanja trdnosti:

cx. 2:
H;

cx. 3:
N.

Spletni kalkulator določi izračunano dopustne napetosti σ odvisno od konstrukcijske temperature za različne vrste materialov naslednjih vrst: ogljikovo jeklo, kromovo jeklo, avstenitno jeklo, avstenitno-feritno jeklo, aluminij in njegove zlitine, baker in njegove zlitine, titan in njegove zlitine po GOST-52857.1-2007 .

Pomoč pri razvoju strani projekta

Spoštovani obiskovalec spletnega mesta.
Če ne najdete tistega, kar ste iskali, o tem pišite v komentarjih, ki zdaj na spletnem mestu manjkajo. To nam bo pomagalo razumeti, v katero smer moramo naprej, drugi obiskovalci pa bodo kmalu lahko dobili potrebno gradivo.
Če se je spletna stran izkazala za koristno za družbo Vama, jo podarite projektu samo 2 ₽ in vedeli bomo, da gremo v pravo smer.

Hvala, ker niste šli mimo!

I. Metoda izračuna:

Dovoljene napetosti so bile določene v skladu z GOST-52857.1-2007.

za ogljikova in nizkolegirana jekla

1. Pri predvidenih temperaturah pod 20 ° C se domneva, da so dovoljene napetosti enake kot pri 20 ° C, ob upoštevanju dovoljene uporabe materiala pri tej temperaturi.
2. Za razred jekla 20 pri R e / 20
3. Za jeklo razreda 10G2 pri R p0,2 / 20
4. Za jeklene razrede 09G2S, 16GS, razrede trdnosti 265 in 296 v skladu z GOST 19281 so dovoljene napetosti ne glede na debelino pločevine določene za debeline nad 32 mm.
5. Dovoljene napetosti pod vodoravno črto veljajo za vir, ki ni daljši od 10 5 ur. Za ocenjeno življenjsko dobo do 2 * 10 5 ur se dovoljena napetost, ki se nahaja pod vodoravno črto, pomnoži s faktorjem ogljikovega jekla za 0,8; za manganovo jeklo za 0,85 pri temperaturi< 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.

za toplotno odporna kromova jekla

1. Pri predvidenih temperaturah pod 20 ° C se domneva, da so dovoljene napetosti enake kot pri 20 ° C, če se material uporablja pri določeni temperaturi.
2. Za vmesne konstrukcijske temperature sten je dovoljena napetost določena z linearno interpolacijo z zaokroženimi rezultati na 0,5 MPa navzdol.
3. Dovoljene napetosti pod vodoravno črto veljajo za vir 105 ur. Pri predvideni življenjski dobi do 2 * 10 5 ur se dovoljena napetost pod vodoravno črto pomnoži s faktorjem 0,85.

za toplotno odporna, toplotno odporna in korozijsko odporna jekla avstenitnega razreda

1. Za vmesne konstrukcijske temperature sten se dovoljena napetost določi z interpolacijo dveh najbližjih vrednosti, navedenih v tabeli, pri čemer se rezultati zaokrožijo na 0,5 MPa proti nižji vrednosti.
2. Za odkovke iz jeklenih razredov 12X18H10T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T se dovoljene napetosti pri temperaturah do 550 ° C pomnožijo z 0,83.
3. Za dolge izdelke iz jeklenih razredov 12X18H10T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T se dovoljene napetosti pri temperaturah do 550 ° C pomnožijo z razmerjem (R * p0,2 / 20) / 240.
   (R * p0,2 / 20 - meja tečenja materiala dolgega izdelka je določena v skladu z GOST 5949).
4. Za odkovke in valjane odseke iz jekla 08X18H10T se dovoljene napetosti pri temperaturah do 550 ° C pomnožijo z 0,95.
5. Za odkovke iz jekla razreda 03X17H14M3 se dovoljene napetosti pomnožijo z 0,9.
6. Za odkovke iz jekla razreda 03X18H11 se dovoljene napetosti pomnožijo z 0,9; za dolge izdelke iz jekla razreda 03X18H11 se dovoljene napetosti pomnožijo z 0,8.
7. Za cevi iz jekla razreda 03X21N21M4GB (ZI-35) se dovoljene napetosti pomnožijo z 0,88.
8. Za odkovke iz jekla razreda 03X21N21M4GB (ZI-35) se dovoljene napetosti pomnožijo z razmerjem (R * p0,2 / 20) / 250.
   (R * p0,2 / 20 je meja tečenja materiala za odkovke, določena v skladu z GOST 25054).
9. Dovoljene napetosti pod vodoravno črto veljajo za vir, ki ni daljši od 10 5 ur.

Za ocenjeno življenjsko dobo do 2 * 10 5 ur se dovoljena napetost pod vodoravno črto pomnoži s faktorjem 0,9 pri temperaturi< 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.

za toplotno odporna, toplotno odporna in korozijsko odporna jekla avstenitnega in avstenitno-feritnega razreda

1. Pri predvidenih temperaturah pod 20 ° C se domneva, da so dovoljene napetosti enake kot pri 20 ° C, ob upoštevanju dovoljene uporabe materiala pri tej temperaturi.
2. Za vmesne konstrukcijske temperature sten se dovoljena napetost določi z interpolacijo dveh najbližjih vrednosti, navedenih v tej tabeli, zaokroženih na 0,5 MPa proti nižji vrednosti.

za aluminij in njegove zlitine

1. Dovoljene napetosti so podane za aluminij in njegove zlitine v žarjenem stanju.
2. Dovoljene napetosti so podane za debeline pločevine in plošč aluminijastih razredov A85M, A8M največ 30 mm, druge stopnje - največ 60 mm.

za baker in njegove zlitine

1. Za baker in njegove zlitine v žarjenem stanju so podane dovoljene napetosti.
2. Dovoljene napetosti so podane za debeline pločevine od 3 do 10 mm.
3. Za vmesne vrednosti načrtovanih temperatur sten se dopustne napetosti določijo z linearno interpolacijo z rezultati, zaokroženimi na 0,1 MPa proti nižji vrednosti.

za titan in njegove zlitine

1. Pri konstrukcijskih temperaturah pod 20 ° C so dovoljene napetosti enake kot pri 20 ° C, če je material mogoče uporabiti pri tej temperaturi.
2. Za odkovke in palice se dovoljene napetosti pomnožijo z 0,8.

II. Opredelitve in zapis:

R e / 20 - najmanjša vrednost meje tečenja pri temperaturi 20 ° C, MPa; R p0,2 / 20 - najmanjša vrednost običajne meje tečenja pri preostalem raztezku 0,2% pri temperaturi 20 ° C, MPa. dovoljeno
stres - največje napetosti, ki jih je mogoče prenašati v konstrukciji, če je varna, zanesljiva in trajna. Vrednost dovoljene napetosti se nastavi tako, da se natezna trdnost, meja popuščanja itd. Deli z vrednostjo, večjo od ena, ki se imenuje varnostni faktor. izračunano
temperatura - temperatura opreme ali stene cevovoda, enaka največji aritmetični sredini temperatur na njeni zunanji in notranji površini v enem odseku v običajnih pogojih delovanja (za dele posod z jedrskimi reaktorji se konstrukcijska temperatura določi ob upoštevanju notranje toplote izpust kot povprečna integralna vrednost porazdelitve temperature po debelini stene posode (PNAE G-7-002-86, odstavek 2.2; PNAE G-7-008-89, dodatek 1).

Predvidena temperatura

• , klavzula 5.1. Načrtovana temperatura se uporablja za določanje fizikalnih in mehanskih lastnosti materiala ter dopustnih napetosti ter pri izračunu trdnosti ob upoštevanju temperaturnih učinkov.
• , str. 5.2. Načrtovana temperatura se določi na podlagi izračunov toplotne tehnike ali rezultatov preskusov ali obratovalnih izkušenj podobnih posod.
• Najvišja temperatura stene se upošteva kot načrtovana temperatura stene posode ali naprave. Pri temperaturah pod 20 ° C se pri določanju dovoljenih napetosti za konstrukcijsko vzame temperatura 20 ° C.
• , str. 5.3. Če je nemogoče izvesti toplotne izračune ali meritve in če se med obratovanjem temperatura stene dvigne na temperaturo medija v stiku s steno, je treba za načrtovano temperaturo vzeti najvišjo temperaturo medija, vendar ne pod 20 ° C.
• Pri ogrevanju z odprtim plamenom, izpušnimi plini ali električnimi grelniki se upošteva, da je konstrukcijska temperatura enaka temperaturi okolja, povečana za 20 ° C pri zaprtem ogrevanju in za 50 ° C pri neposrednem ogrevanju, če ni več natančne podatke.
• , točka 5.4. Če plovilo ali naprava deluje pod več različnimi pogoji obremenitve ali različni elementi naprave delujejo pod različnimi pogoji, lahko za vsak način določimo svojo konstrukcijsko temperaturo (GOST-52857.1-2007, str. 5).

III. Opomba:

Izvorni podatkovni blok je označen z rumeno, blok vmesnih izračunov je označen z modro, blok raztopine je označen z zeleno.

Dovoli določanje mejne napetosti (), pri katerem se material vzorca neposredno uniči ali pa se v njem pojavijo velike plastične deformacije.

Končni stres pri izračunu trdnosti

Kot omejite stres pri izračunih trdnosti se predpostavlja:

meja tečenja za plastični material (domneva se, da se uničenje plastičnega materiala začne, ko se v njem pojavijo opazne plastične deformacije)

,

natezno trdnost za krhki material, katerega vrednost je pri:

Da bi zagotovili resnični del, je treba njegove dimenzije in material izbrati tako, da je največji, ki nastane na neki točki med obratovanjem, manjši od meje:

Tudi če je največja konstrukcijska obremenitev v delu blizu končne napetosti, še ni mogoče zagotoviti njene trdnosti.

Delovanja na delu ni mogoče določiti dovolj natančno,

konstrukcijske napetosti v delu lahko včasih izračunamo le približno,

možna odstopanja od izračunanih značilnosti.

Del mora biti zasnovan z nekaj izračuna faktor varnosti:

.

Jasno je, da večji kot je n, močnejši je del. Vendar zelo velik faktor varnosti vodi do izgube materiala, zaradi česar je del težek in neekonomičen.

Zahtevani faktor varnosti se nastavi glede na namen konstrukcije.

Stanje trdnosti: trdnost dela se šteje za zagotovljeno, če. Uporaba izraza , prepiši trdnost kot:

Od tu lahko dobite drugo obliko snemanja trdnostni pogoji:

Imenuje se razmerje na desni strani zadnje neenakosti dovoljena napetost:

Če so mejne in zato dopustne napetosti pri napetosti in stiskanju različne, jih označimo z in. Uporaba koncepta dovoljena napetost, lahko trdnost formulirano na naslednji način: trdnost dela je zagotovljena, če nastane v njem največji stres manj kot dovoljena napetost.

Za določitev dopustnih napetosti v strojništvu se uporabljajo naslednje osnovne metode.
1. Diferencirani faktor varnosti najdemo kot zmnožek številnih delnih koeficientov, ki upoštevajo zanesljivost materiala, stopnjo odgovornosti dela, natančnost formul za izračun ter delujoče sile in druge dejavnike, ki določajo delovne pogoje delov.
2. Tabelarično - dovoljene napetosti se vzamejo v skladu s sistemi, sistematiziranimi v obliki tabel
(Tabela 1 - 7). Ta metoda je manj natančna, vendar najbolj preprosta in najprimernejša za praktično uporabo pri izračunu in preverjanju izračunov trdnosti.

Pri delu konstrukcijskih birojev in pri izračunu delov strojev sta tako različna kot. tabelarne metode, pa tudi njihova kombinacija. Tabela 4-6 prikazujejo dopustne napetosti za netipične odlitke, za katere posebne metode izračuna in zanje ustrezne dopustne napetosti niso razvite. Tipične dele (na primer zobniška in polžasta kolesa, jermenice) je treba izračunati v skladu z metodami, navedenimi v ustreznem oddelku priročnika ali posebne literature.

Navedene dovoljene napetosti so namenjene samo približnim izračunom za osnovne obremenitve. Za natančnejše izračune, ob upoštevanju dodatnih obremenitev (na primer dinamičnih), je treba tabelarne vrednosti povečati za 20 - 30%.

Dovoljene napetosti so podane brez upoštevanja koncentracije napetosti in dimenzij dela, izračunane za gladke polirane vzorce jekla s premerom 6-12 mm in za neobdelane okrogle železne ulitke s premerom 30 mm. Pri določanju največjih napetosti v izračunanem delu je treba nominalne napetosti σ nom in τ nom pomnožiti s faktorjem koncentracije k σ ali k τ:

1. Dovoljene napetosti *
za navadna kakovostna ogljikova jekla v toplo valjanem stanju

2. Mehanske lastnosti in dovoljene napetosti
ogljikova kakovostna konstrukcijska jekla

3. Mehanske lastnosti in dopustne napetosti
legirana konstrukcijska jekla

4. Mehanske lastnosti in dopustne napetosti
za ulitke iz ogljikovih in legiranih jekel

5. Mehanske lastnosti in dopustne napetosti
za ulitke iz sivega železa

6. Mehanske lastnosti in dopustne napetosti
za nodularne litine

7. Dovoljene napetosti za plastične dele

Za nodularna (netrjena) jekla pri statičnih napetostih (I vrsta obremenitve) se faktor koncentracije ne upošteva. Za homogena jekla (σ в\u003e 1300 MPa, pa tudi v primeru njihovega delovanja pri nizkih temperaturah) se faktor faktorja koncentracije ob prisotnosti koncentracije napetosti vnese tudi v izračun pod obremenitvami jaz oblike (k\u003e 1). Pri nodularnih jeklih pod vplivom izmeničnih obremenitev in ob prisotnosti koncentracije napetosti je treba te napetosti upoštevati.

Za lito železo v večini primerov je faktor koncentracije napetosti približno enak enoti za vse vrste obremenitev (I - III). Pri izračunu trdnosti, da se upoštevajo mere dela, je treba dane tabelarno dovoljene napetosti za odlite dele pomnožiti s faktorjem skale, ki je enak 1,4 ... 5.

Približne empirične odvisnosti meja utrujenosti za primere obremenitve s simetričnim ciklom:

za ogljikova jekla:
- pri upogibanju, σ -1 \u003d (0,40 ÷ 0,46) σ c;
σ -1р \u003d (0,65 ÷ 0,75) σ -1;
- pri sukanju, τ -1 \u003d (0,55 ÷ 0,65) σ -1;

za legirana jekla:
- pri upogibanju, σ -1 \u003d (0,45 ÷ 0,55) σ c;
- ko je raztegnjen ali stisnjen, σ -1р \u003d (0,70 ÷ 0,90) σ -1;
- pri sukanju, τ -1 \u003d (0,50 ÷ 0,65) σ -1;

za litje jekla:
- pri upogibanju, σ -1 \u003d (0,35 ÷ 0,45) σ in;
- ko je raztegnjen ali stisnjen, σ -1р \u003d (0,65 ÷ 0,75) σ -1;
- pri sukanju, τ -1 \u003d (0,55 ÷ 0,65) σ -1.

Mehanske lastnosti in dopustne napetosti kotalnega litega železa:
- največja trdnost pri upogibanju 250 ÷ 300 MPa,
- dovoljene upogibne napetosti: 95 MPa za I; 70 MPa - II: 45 MPa - III, kjer I. II, III - oznake vrst tovora, glej tabelo. eno.

Približne dovoljene natezne in tlačne napetosti za neželezne kovine. MPa:
- 30 ... 110 - za baker;
- 60 ... 130 - medenina;
- 50 ... 110 - bron;
- 25 ... 70 - aluminij;
- 70 ... 140 - duralumin.