16. Виды расчетов на прочность при кручении. Расчет на жесткость

Виды расчетов на прочность

Существует два вида расчета на прочность

1. Проектировочный расчет — определяется диаметр бруса (вала) в опасном сечении:

.

Откуда

.

2. Проверочный расчет — проверяется выполнение условия прочности

.

3. Определение нагрузочной способности (максимального крутящего момента)

.

Расчет на жесткость

При расчете на жесткость определяется деформация и сравнивается с допускаемой. Рассмотрим деформацию круглого бруса над действием внешней пары сил с моментом т (рис. 27.4).

При кручении деформация оценивается углом закручивания: . Здесь φ - угол закручивания; γ – угол сдвига; l - длина бруса; R - радиус; R=d/2. Откуда . Закон Гука имеет вид τk = Gγ. Подставим выражение для γ, получим ; используем  ,

Рис. 27.4

откуда

.

18.Перечислите факторы, влияющие на сопротивление усталости

1.Концентрация напряжений. В местах, где имеются резкие изменения размеров, отверстия, резьба, острые углы, возникают большие местные напряжения (концентрация напряжений). В этих местах возникают усталостные трещины, трещины разрастаются, и это приводит к разрушению детали. Местные напряжения значительно выше номинальных напряжений, возникающих в гладких деталях. Влияние концентрации напряжений учитывается коэффициентом . — эффективный коэффициент концентрации напряжений, зависит от формы поверхности. 2. Размеры детали. В деталях больших размеров возможны внутренняя неоднородность, инородные включения, незаметные микротрещины. Влияние размеров учитывается масштабным фактором .. 3. Характер обработки поверхности. Поверхность может быть шероховатой, покрытой следами от резца, т. е. ослабленной, а может быть усиленной специальными методами упрочнения: азотированием, поверхностной закалкой, цементацией. При отсутствии специального упрочнения поверхностный коэффициент меняется от 0,6 до 1. — коэффициент влияния шероховатости; — коэффициент влияния упрочнения, = l,l…2,8. Одновременный учет действия всех факторов, понижающих предел выносливости, можно провести с помощью коэффициента (1.1.3) Предел выносливости в расчетном сечении будет равен (1.1.4).

19. Что называется пределом выносливости. Как строится кривая усталости

Преде́л выно́сливости (также преде́л уста́лости) — в науках о прочности: одна из прочностных характеристик материала, характеризующих его выносливость, то есть способность воспринимать нагрузки, вызывающие циклические напряжения в материале.

Предел выносливости обозначают как , где коэффициент R принимается равным коэффициенту асимметрии цикла. Таким образом, предел выносливости материала в случае симметричных циклов нагружения обозначают как , а в случае пульсационных как .

По результатам испытаний строят график зависимости между максимальным напряжением и числом циклов нагружений до разрушения. График называют кривой усталости (рис. 38.4). В большинстве случаев после числа циклов нагружений более 107 кривая приближается к прямой, параллельной оси абсцисс.

п — число циклов нагружения; σR — предел выносливости: σ-1 — предел выносливости при симметричном цикле (R = 1); σ0 — предел выносливости при от нулевом цикле (R = 0); nбаз - число циклов, при котором определяют предел выносливости (базовое число циклов). Если провести испытания при асимметричном цикле, кривая ляжет выше, т. е. выносливость материала повысится.

Рис.

Предел выносливости, определенный путем стандартных испытаний, является одной из механических характеристик материала.