Надежность механических конструкций

Мы рассмотрели надёжность электрических схем, однако в состав изделия очевидно входят и механические элементы. Как мы уже говорили работа прибора характеризуется различными режимами функционирования. Это и функционирование в различном диапазоне температур, и при воздействии ударной и вибрационной нагрузки. Следует отметить, что кроме надёжности радиоэлектронных компанентов, в этом случае, на общую надёжность изделия повлияет также запас прочности конструкции.

Расчёт перегрузок обычно производится по следующим известным формулам:

Расчёт перегрузок при вибрации, определяемых единицами g

где nвибр - перегрузка при вибрации в единицах g, А0 - амплитуда вибрации в мм., f - частота вибрации в Гц.,

Перегрузка при ударе может быть ориентировочно расчитана из выражения

здесь S - перемещение соударяющихся тел (при наличии амортизатора с учётом амортизации см.), Vуд - мгновенная скорость в момент удара см/с.

Линейная перегрузка, действующая на вращающуюся точку

 

где R - радиус вращения в мм., fвр - частота вращения в Гц.

В том случае, если мы имеем дело с простыми оболочками, то достаточно воспользоваться пределом пропорциональности материала, который приводится в литературе, в случае сложной конструкции, которая имеет облегчённый корпус с рёбрами жёсткости в различной форме или иными конструктивными элементами, следует решать этот вопрос каждый раз отдельно. Однако можно сказать что запас прочности может характеризоваться статистическими характеристиками. В связи с этим, для ориентировочных расчётов возможности конструкции перенести ударное воздействие, т.е. её надёжности при однократном ударе, можно воспользоваться зависимостью этой надёжности от статического запаса прочности, которая приведена в таблице.

Зависимость надёжности P от запаса прочности n

Достаточно давно было обнаружено, что длительное воздействие переменных нагрузок приводит к разрушению материала конструкции даже при напряжениях, меньших предела упругости. Такое разрушение называется усталостным, а изменение внутренней структуры, связанное с переменными нагрузками, усталостью материала. Наука об усталости материалов базируется, в основном на экспериментальных данных. Обычно для образцов данного материала (а возможно и для всей конструкции в целом) строится так называемая диаграмма Велера, которая указывает число циклов до разрушения при заданной амплитуде напряжения.

Ориентировочный расчёт надёжности механической конструкции можно произвести на основе данных предложенной таблицы.