Дійсні, гранично небезпечні і допустимі напруження

Як ми вже зазначили, дія зовнішніх сил на тіло викликає деформацію тіла, в результаті чого з’являються внутрішні сили пружності, тобто напруження. Якщо величина внутрішніх сил, характер їх розподілу в перерізі і розміри деталі відомі, то можна визначити дійсні напруження.

Однак, не кожне напруження є безпечним для матеріалу деталі. Зростання внутрішніх сил може досягнути певної величини, після якої порушується цілісність деталі. Для пластичних матеріалів - це поява пластичних деформацій, тобто перехід від зон пружності в зону пластичності. Для крихких – це порушення цілісності, тобто руйнування. Таким чином, існують гранично небезпечні напруження: в першому випадку - границя текучості ( і ), в другому - границя міцності ( і ). Особливим випадком порушення працездатності деталі є руйнування матеріалу під впливом непостійних напружень, які циклічно змінюються з часом. В такому випадку особливого значення набуває напруження що оцінюється границею витривалості.

Величина гранично небезпечних напружень залежить від властивостей матеріалу і визначається під час механічних досліджень. Результати досліджень узагальнюються і для практичного використання подаються у довідниках. Знаючи величину небезпечного напруження, можна накласти відповідні вимоги до матеріалів машин та механізмів: дійсні напруження повинні бути меншими гранично небезпечних величин або рівні їм. Але на практиці це не так. Адже, в разі навіть найменшого збільшення діючих напружень, викликане випадковим перевантаженням, призведе до небезпечних пластичних деформацій або до руйнування деталі. Тому в розрахунках використовують завищені величини максимальних дійсних напружень - допустимі напруження, які більші за гранично небезпечні величини в певне число раз. Це число називають нормативним коефіцієнтом запасу міцності.

Вибір нормативного коефіцієнта запасу міцності, досить складне завдання. Для його визначення слід врахувати властивість матеріалу, характер навантаження, рівень відповідальності деталі та інші фактори, що так чи інакше впливають на роботу деталі. У випадку приблизних розрахунків це завдання спрощується. Таким чином, кінцева умова міцності будь якої деталі буде такою: дійсні напруження повинні бути меншими допустимих напружень або рівні їм.

Допустимі напруження позначають тими ж літерами, що і дійсні, але беруть в квадратні дужки. Так діюче напруження розтягу ; допустиме - [ ].