Настоящее немецкое качество!
Продукция FUNKE заслуживает внимания и высокого одобрения. Настоящее немецкое качество. Специалист по проектированию и монтажу систем наружного водопровода и канализации. Антонов А.С.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ (часть 6)

Расчеты на прочность при переменных напряжениях основываются на установлении коэффициентов запаса прочности, равных отношению предельных напряжений к действующим напряжениям с учетом влияния вида напряженного состояния, концентрации напряжений, размеров образца, асимметрии цикла и других факторов, обеспечивающих надежную эксплуатацию деталей машин в течение заданного срока. Существенный вклад в совершенствование методов расчета на прочность был сделан С. В. Серенсеном и его сотрудниками. В данной главе приводятся полученные ими результаты. 1. Симметричный цикл нагружения. Данный метод дает возможность подсчитать коэффициент запаса прочности при симметричном цикле нагружения при совместном действии нормальных и касательных напряжений с помощью заданных значений. Допускаемыми напряжениями называются напряжения, которые могут быть допущены при эксплуатации той или иной детали и течение заданного срока службы. Они равны отношению предельных напряжений к коэффициенту запаса прочности. 2. Асимметричный цикл нагружения. В основу расчета коэффициента запаса прочности при асимметричном цикле нагружения принимается диаграмма предельных напряжений, построенная для гладких образцов. Учет влияния на предел выносливости концентрации напряжений и размеров образцов осуществляется с помощью эффективного коэффициента концентрации напряжений, который предполагается не зависящим от среднего напряжения цикла. Метод описывает диаграмму предельных напряжений с учетом асимметрии цикла, концентрации напряжений и размеров образца. Пусть напряжения в детали характеризуются точкой М. Так как эта точка лежит ниже предельной прямой, то деталь будет иметь запас прочности. В случае больших асимметрий цикла необходимо также проверить запас прочности по статической несущей способности. В случае асимметричного цикла и совместного действия нормальных и касательных напряжений расчет запасов прочности проводится по формуле Серенсена с использованием установленных значений, полученных при асимметричном цикле. 3. Случайный режим нагружения. Под коэффициентом запаса прочности при случайном режиме нагружения понимается отношение предела выносливости при стационарном режиме нагружения к приведенному напряжению, подсчитанному для действующего спектра нагрузки в соответствии с той или иной гипотезой накопления усталостного повреждения. Наиболее часто используется линейная гипотеза суммирования повреждения. Аналитическое выражение этой гипотезы было дано ранее. 4. Выбор коэффициентов запаса прочности. Большое значение имеет правильный выбор коэффициентов запаса прочности с учетом надежности используемых методов расчета на прочность, уровня и стабильности технологии изготовления деталей и других факторов. В том случае, если коэффициент запаса прочности выбран меньше, чем необходимо, деталь может разрушиться быстрее заданного срока эксплуатации, если он выбран большим, чем необходимо, будут допущены перерасход металла и утяжеление конструкции. Коэффициент запаса прочности отражает в расчете факторы, влияющие на прочность, но не поддающиеся в настоящее время непосредственной количественной оценке. К таким факторам относятся точность определения напряжений в детали, стабильность механических свойств, возможные перегрузки, технологические дефекты при изготовлении детали и т. п. В связи с этим величины коэффициентов запаса прочности устанавливаются на основе практики конструирования и эксплуатации машин и являются результатом накопленного опыта в определенной отрасли машиностроения в течение длительного срока. Расчет коэффициента запаса прочности является, как правило, расчетом проверочным, когда по известным размерам детали и действующим нагрузкам определяется условная величина и сравнивается с рекомендуемыми значениями коэффициента запаса прочности. Можно отметить три подхода к обоснованию выбора величин коэффициентов запаса прочности. Первый подход базируется на опытном определении допускаемых напряжений для различных материалов и составлении на основе этого соответствующих таблиц для конструкторов. Все виды нагружения в этом случае делятся на три режима: I — нагрузка статическая, расчет ведется по пределу текучести; II — нагрузка переменная от нуля до максимума, расчет ведется по пределу выносливости; III — нагрузка переменная по симметричному циклу, расчет ведется по пределу выносливости. Влияние концентрации напряжений и размеров образцов не оговаривается.