Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Діаграма розтягу маловуглецевої сталі

Міцність деталей машин. Оцінка міцності при простих деформаціях. Напруження і деформації при розтягу, згині, крученні. Діаграма розтягу. Допустимі напруження. Визначення реакцій в опорах. Побудова епюр.

Необхідним етапом оцінки міцності та жорсткості деталі є аналіз внутрішніх сил. Для визначення внутрішніх сил використовується метод перерізів. Суть цього методу визначається послідовністю таких операцій (рисунок 1.1):

Рисунок 1.1 – Метод перерізів. Внутрішні силові фактори.

1) умовно робимо переріз у місці визначення внутрішніх сил;

2) відкидаємо одну з двох частин перерізаної деталі;

3) дію відкинутої частини на залишену замінюємо внутрішніми силами. Ці сили зрівноважуються зовнішніми силами, що прикладені до залишеної частини;

4) визначаємо невідомі внутрішні сили з рівнянь рівноваги.

У загальному випадку просторової задачі система внутрішніх сил (рисунок 1.1 б) зводиться до головного вектора сил , прикладеного у центрі ваги перерізу, та головного моменту , які розкладаємо по осях координат

; . (1.1)

Шість внутрішніх силових факторів, що виникають у перерізі деталі в загальному випадку, мають такі назви:

– подовжня сила (або нормальна);

- поперечні сили;

– крутний момент;

– згинальні моменти.

Розглянемо далі питання про основні деформації. Із практики відомо, що під час експлуатації елементи конструкцій зазнають таких основних деформацій.

1. Розтяг – цієї деформації зазнають, наприклад, канати, троси, ланцюги, стержень тоді, коли вздовж його осі прикладені протилежно напрямлені сили. Ці деталі при навантаженні подовжуються.

2. Стиск – на стиск працюють, наприклад, колони, цегляна кладка, пуансони штампів, стержні ферм, які при стисканні вкорочуються.

Осьовим (центральним) розтягом або стиском брусу – називається такий простий вид навантаження, при якому єдиним внутрішнім силовим фактором у поперечному перерізі цього стержня є внутрішня подовжня сила .

Простіше за все цей вид навантаження можна реалізувати, якщо прикласти до стержня зовнішні сили , лінія дії котрих збігається з його віссю

Рисунок 2.1 – Модель розтягу брусу

Для визначення внутрішньої подовжньої сили застосуємо метод перерізів (рисунок 2.1 б).

З умов рівноваги уявно відрізаної частини стержня отримаємо: .

У загальному випадку, коли зовнішніх сил декілька, маємо правило:

Подовжня сила у поперечному перерізі стержня чисельно дорівнює алгебраїчній сумі проекцій на вісь стержня зовнішніх сил, розташованих
з однієї сторони перерізу.

Правило знаків: , якщо вона розтягує (направлена від перерізу);

, якщо вона стискає (направлена до перерізу).

У поперечних перерізах діють тільки рівномірно розподілені (гіпотеза Бернуллі) нормальні напруження σ, що можуть визначатися за формулою

, (2.1)

де – площа перерізу.

Розтягнутий стержень деформується , як це зображено на рисунку 2.1, і змінює свої подовжні та поперечні розміри на відповідні величини
та (при стиску було б та ).

Відносні деформації:

подовжня (2.2)

поперечна (2.3)

Експерименти свідчать, що при навантаженні у відповідних межах для більшості матеріалів можна прийняти:

. (2.5)

Ця залежність має назву закон Гукаі формулюється таким чином:

Нормальні напруження прямо пропорційні лінійним деформаціям.

Сучасні машини, зазвичай, автоматично вимірюють навантаження і абсолютне подовження і записують діаграму розтягу .

Для прикладу розглянемо детально діаграму розтягу маловуглецевої сталі.

Ділянка – зона пропорційності, де виконуються пропорційні співвідношення між та або між та .

Діаграма розтягу маловуглецевої сталі

Границя пропорційності – це граничне напруження, до котрого матеріал підкоряється закону Гука.

· Ділянка – зона пружності.

Границя пружності – це граничне напруження, до котрого матеріал деформується пружно.

Для сталі Ст.3 , . Для більшості матеріалів можна нехтувати дуже невеликою різницею між границями пропорційності та пружності; тобто можна вважати, що точки і діаграми збігаються.

· Горизонтальна ділянка – площадка текучості. На цій ділянці деформація зростає практично без підвищення навантаження, і таке явище має назву текучості матеріалу.

Границя текучості (фізична) – це напруження, яке відповідає площадці текучості на діаграмі. Для сталі Ст.3 .

· Ділянка – зона зміцнення.

· Границя міцності або тимчасовий опір – це відношення максимальної сили , яку може витримати зразок до його початкової площі перерізу .

Для сталі Ст 3 .

· Ділянка – зона локальної текучості. У точці зразок розривається.

Зсув виникає тоді, коли зовнішні сили зміщують два паралельних плоских перерізи один відносно одного при незмінній відстані між ними. Деформації зсуву зазнають заклепки, болти, шпонки, шви зварних з'єднань. Деформацію зсуву, доведену до руйнування матеріалу, називають зрізом.

Зсувом називають такий вид деформації, коли в будь-якому поперечному перерізі бруса виникає лише поперечна сила Q.

Розглянемо брус, перпендикулярно до осі якого прикладені дві однакові, але протилежно напрямлені сили F, лінії дії яких паралельні й проходять на відносно невеликій відстані одна від одної. Для визначення поперечної сили Q застосуємо метод перерізів.

В усіх точках поперечного перерізу діятимуть розподілені сили, рівнодіючу яких визначимо з умови рівноваги залишеної частини бруса:

∑Y= 0, або F – Q = 0,

звідки визначимо поперечну силу Q: Q = F.

Поперечна сила — це рівнодіюча внутрішніх дотичних сил, що діють на зсув у поперечному перерізі. Природно вважати, що при зсуві в поперечному перерізі бруса діють тільки дотичні напруження τ. Припускаємо, що ці напруження розподілені по перерізу рівномірно й, отже, їх можна обчислити за формулою

τ = Q /А,

де А – площа перерізу.

Кручення виникає при дії на стержень зовнішніх сил, які утворюють момент відносно осі стержня. На кручення працюють вали, які передають потужність під час обертального руху. Звичайно, деформація кручення супроводжується й іншими деформаціями, наприклад, згином.

Рисунок 6.1 – Модель кручення круглого вала

Кручення у відповідності з цією моделлю подається як результат зсувів, визначених взаємним обертанням перерізів.

Зробимо переріз на довільній відстані від затиснення (рисунок 6.1 а). При зсуві в поперечних перерізах вала виникають тільки дотичні напруження.

Умова міцності при крученні

, де – полярний момент опору.

(6.11)

де – допустиме напруження при крученні; .

Згин полягає у викривленні осі стержня. На згин працюють балки, осі вагонів, вали, зубці зубчатих коліс та інші елементи конструкцій.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Зміна напружень в часі. Цикли змінних напружень. Коефіцієнт асиметрії циклу. Граничні напруження. Коефіцієнти концентрації напружень. Коефіцієнти запасу міцності.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.01 сек.