Выбор допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности (1.4).

1.4.Выбор допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности

Для выбора допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности пользуются двумя методами: табличным и дифференциальным.

Табличный метод выбора допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности конкретней, проще и очень удобен для пользования. Поэтому во всех случаях, когда имеются специализированные таблицы допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности пользуются табличным методом. Таблицы составляются для отдельных деталей и узлов машин соответствующими научно-исследовательскими институтами, заводами и специализированными организациями.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ метод заключается в том, что допускаемое напряжение или допускаемый коэффициент запаса прочности определяется по соответствующей формуле, которая учитывает различные факторы, влияющие на прочность рассчитываемой детали. Допускаемые напряжения  [σ] (сигма) и [ד] (тау) при статических нагрузках определяют по формулам

[σ] = σ_пред/[S]      [ד] = ד _пред/[ S ]  ,

Статические нагрузки – это постоянные напряжения и отсутствие концентрации напряжения.

где σ_пред и ד_пред – предельное нормальное и предельное касательное напряжения, при достижении которых рассчитываемая деталь выходит из строя вследствие возникновения недопустимо большой остаточной деформации или разрушения;

[S] допускаемый (или требуемый, или заданный, или нормативный) коэффициент запаса прочности для рассчитываемой детали.

Нагрузки на детали и возникающие в них напряжения могут быть постоянными и переменными во времени. Предельные напряжения для различных материалах определяются по различным методикам. Варианты задания предельных напряжений при расчетах на прочность:

1•при постоянных напряжениях деталей из пластичных материалов в качестве предельного напряжения σ_пред и ד_пред  принимают предел текучести (σ_т и ד_т  ).

2•при постоянных напряжениях деталей из хрупких материалов в качестве предельного напряжения σ_пред или ד_пред принимают предел прочности (σ_В и ד_В  - временное сопротивление).

3•при переменных напряжениях в качестве предельного напряжения σ_пред или ד_пред  принимают предел выносливости.

Расчет допускаемого коэффициента запаса прочности

[ S ] = [ S₁]•[ S₂]•[ S₃]  ,

где [S₁] – коэффициент, учитывающий точность определения действующих на деталь нагрузок и возникающих в ней напряжений; [S₂] – коэффициент, учитывающий однородность материала детали; [S₃] – коэффициент, учитывающий специфические требования безопасности рассчитываемой детали.

[S₁] – при точных методах расчета рекомендуется принимать равный 1 и при расчетах средней точности – 1,2..1.6.

[S₂] – для стальных деталей из поковок и проката равен 1,2...1,5; для деталей из стального литья – 1,5...1,8; для чугунных деталей – 1,5...2,5.

[S₃] = 1,0...1,5 бо΄льшие значения – для дорогостоящих деталей и повышенной надежности.

Варианты расчета коэффициентов запаса прочности при растяжении или сжатии, при изгибе, при кручении:

1•Расчетный коэффициент запаса прочности S при симметричном цикле напряжений.

2•Расчетный коэффициент запаса прочности S при асимметричном цикле напряжений.

3•Расчетный коэффициент запаса прочности при сложном напряженном состоянии при любых циклах нагружения.

Расчеты на прочность деталей и изделий это сложные задачи, занимающие целые разделы прикладной науки.

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.