Эквивалентный момент при изгибе и кручении. Условия прочности

В опасных точках при изгибе с кручением существует плоское напряженное состояние.

Условие прочности при изгибе с кручением:

, где эквивалентный момент по гипотезе наибольших касательных напряжений, а .

Если расчет вала вести по энергетической гипотезе прочности, то получим условие прочности при изгибе скручением:

, вкотором

– эквивалентный момент по энергетической гипотезе прочности.

 

Кинетическое уравнение повреждения первого типа

Скорость накоплений повреждений во времени зависит от истории нагружения , от динамики нагружения , от накопившихся к моменту оценки повреждения t, температуры испытаном и др. – это различные структурные факторы.

Связь между точкой приложения силы и нейтральной линией

Если точка приложения силы будет передвигаться по прямой, параллельной одной из главных осей инерции, то нейтральная линия будет поворачиваться вокруг некоторой точки, лежащей на другой оси ↓

Если координата а меняется, то нейтральная линия, меняя своё положение в сечении, всё время проходит через точку D на оси Y. Когда , то нейтральная линия параллельна оси X. Если точка приложения силы будет перемещаться по прямой, наклонённой к обеим главным инерции сечения, то нейтральная линия будет поворачиваться вокруг некоторой точки, но уже не лежащей в этом случае ни на одной из главных осей. Нейтральная точка проходит через т.H и поворачивается вокруг неё ↓

Критерий прочности при малоцикловой усталости

Малоцикловая усталость возникает при максимальных напряжениях, превышающих предел текучести материала, и сопровождается знакопеременным пластическим деформированием объема материала, большого по сравнению с размерами структурных составляющих (зерен, пор, включений). Число циклов до образования заметной трещины (длиной 0,5 – 1 мм и более) зависит в основном от величины пластической деформации детали в каждом цикле и от способности материала сопротивляться малоцикловому разрушению; для стальных конструкций оно не превышает 104.

 

Оценка прочности нескольких нагруженных деталей

Самым распространенным метод оценки оценке прочности деталей машин является расчёт по допускаемым напряжениям по условиям прочности

т.е. максимальное расчетные нормальные или касательные напряжения не должны превышать допускаемых. Определение допускаемых напряжений зависит как от характера самой нагрузки, так и характера ее приложения, от материала изделия, концентрации напряжений, качества поверхности, размеров деталей и других факторов. Допускаемая напряжение – максимальное напряжение, при котором материал должен нормально работать.

Коэффициенты запаса прочности и практические расчёты при усталости

Коэффициент запаса по усталостной прочности определяем по формуле

, где

 

 

Оценка прочности нескольких элементов по третьей и четвёртой теориях прочности

Для оценки прочности при разрушении применяются 3-я и 4-я теории прочности:

В 3-ей теории прочности в качестве критерия прочности принята величина наибольшего касательного напряжения. Согласно ей предполагается, что предельное состояние материала наступает, когда наибольшее касательное напряжение достигает своего допускаемого значения, которое определяется из опытов на растяжение-сжатие. Условие прочности .

В 4-ой теории прочности в качестве критерия прочности принимают кол-во удельной потенциальной энергии формоизменения, накопленной деформированным элементом. Согласно ей, опасное состояние наступает тогда, когда удельная потенциальная энергия формоизменения достигает своего предельного значения, которое определяется из опытов на простое растяжение-сжатие. Условие прочности .

 

 

Ударная вязкость

Ударная вязкость — способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки. Основным отличием ударных нагрузок от испытаний на растяжение-сжатие или изгиб является гораздо более высокая скорость выделения энергии. Таким образом, ударная вязкость характеризует способность материала к быстрому поглощению энергии. Обычно оценивается работа до разрушения или разрыва испытываемого образца при ударной нагрузке, отнесённой к площади его сечения в месте приложения нагрузки. Выражается в Дж/см2 или в кДж/м2. Определяется отношением работы W, затраченной на разрушение образца, к площади поперечного сечения А в месте излома: а_К=W/A.

Расчёт кислородных баллонов

Баллоны являются разновидностью сосудов, но к ним предъявляются дополнительные требования. Расчет баллонов проводится при условии, чтобы напряжения в их стенках при гидравлическом испытании не превышали 90% предела текучести для данной марки стали. Толщина стенки (м) цилиндрической части баллона: ,

Где P-рабочее давление, Па; D_B –внутренний диаметр баллона, см; R_P- допускаемое напряжение на разрыв, Па; - коэффициент прочности (применяют для бесшовных баллонов =1, а для сварных =0,7); С- прибавка на минусовые допуски, см.

При расчете прочности баллонов на действие внутреннего давления коэффициент запаса прочности (к пределу текучести) принимается не менее 3 - для баллонов, изготовленных из бесшовных труб, и не менее 3,5 - для сварных баллонов.Баллоны новых конструкций или изготовленные из неприменявшихся ранее материалов (несколько штук из головной партии) подвергаются разрушению под действием гидравлического давления. При этом запас прочности должен быть не менее 2,6 с пересчетом на нижний предел прочности металла и наименьшую толщину стенки без прибавки на коррозию.