- •Допущения в сопротивлении материалов
- •Деформации: виды, определения
- •Метод сечений: определение внутренних сил
- •Напряжение: определение, виды
- •Условие прочности
- •Назначение и виды испытаний в сопромате. Диаграммы растяжения и сжатия
- •Влияние химического состава, температуры, термической обработки и скорости нагружения на механические свойства материалов
- •Коэффициент концентрации напряжений
- •Допускаемые напряжения. Коэффициент запаса прочности.
- •Расчеты на прочность при растяжении-сжатии (1 задание). Определение напряжения и деформации.
- •Связь между продольной и поперечной деформациями. (1 лабораторная)
- •Расчеты на прочность при чистом кручении. Деформация кручения, касательное напряжение.
- •Рациональные формы сечений при кручении.
- •Чистый и поперечный прямой изгиб.
- •Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов при изгибе.
- •Деформация и нормальное напряжение при чистом изгибе.
- •Рациональные формы поперечных сечений балок при изгибе.
- •Гипотезы прочности. Третья гипотеза.
- •Расчет сжатых стержней на устойчивость – общее понятие.
- •Расчет на прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени.
-
Расчет сжатых стержней на устойчивость – общее понятие.
Таким образом, устойчивостью называется способность стержня после некоторого отклонения от первоначального положения в результате действия какой-либо возмущающей нагрузки самопроизвольно возвращаться в исходное положение при прекращении действия этой нагрузки. Наименьшая продольная сжимающая сила, при которой прямолинейная форма равновесия стержня становится неустойчивой, называется критической силой.
На практике сжимающая сила может действовать с некоторым эксцентриситетом, а стержень может иметь некоторую (хотя бы и небольшую) начальную кривизну. Поэтому с самого начала продольного нагружения стержня наблюдается его изгиб. Исследования показывают, что пока сжимающая сила меньше критической силы, прогибы стержня будут небольшими. При приближении силы к критическому значению прогибы начинают неограниченно возрастать. Этот критерий (неограниченный рост прогибов при ограниченном росте сжимающей силы) и принимается за критерий потери устойчивости.
Потеря устойчивости упругого равновесия имеет место не только при сжатии стержня, но и при его кручении, изгибе и более сложных видах деформации.
-
Расчет на прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени.
Для оценки прочности материала при переменных напряжениях используется определяемая опытным путем характеристика – предел выносливости σr, который представляет собой наибольшее в алгебраическом смысле напряжение цикла, при котором образец выдерживает не разрушаясь неограниченно большое число циклов.
Практически установлено, что если стальной образец выдержал некоторое базовое число циклов NБ, и не разрушился, то он не разрушится и при любом другом большем числе циклов. Для стали и чугуна принимают NБ=107.
Для цветных металлов и сплавов пользуются лишь понятием предела ограниченной выносливости при NБ=108, т.к. они при очень большом числе циклов могут разрушиться и при небольших напряжениях.
Расчет на прочность при переменных напряжениях (расчет на выносливость) на практике обычно выполняется как проверочный. Условие прочности принято записывать в виде
n ≥ [n], где [n]=1,4–3,0 – нормативный коэффициент запаса усталостной прочности детали при данном цикле напряжений.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям определяется по формуле
Здесь ψ — коэффициент, учитывающий влияние асимметрии цикла на предел выносливости. В случае, когда известна величина предела выносливости при пульсирующем цикле σ0
ψ=(2σ-1 — σ0)/σ0.
При отсутствии значений σ0 (τ0) можно принимать
ψ=σ-1/s,
где s = 1400 МПа – для углеродистых и низколегированных сталей; s = 2000 МПа – для легированных сталей.
Наряду с коэффициентом запаса по усталостному разрушению должен быть определен коэффициент запаса по текучести
В качестве расчетного следует принять меньший из коэффициентов nσ и nσT.
Аналогично вычисляют и коэффициенты запаса по касательным напряжениям:
Для плоского напряженного состояния, когда действуют нормальные и касательные напряжения, коэффициент запаса определяется по эмпирической формуле