2.2Расчетно-конструкторские факторы.

Точность определения расчетного напряжения в нашей схеме определяется двумя коэф­фициентами:

К = К₁*K₂,

где К₁ –коэффициент, учитывающий точность расчетных формул и учета действующих сил;

К₂ –коэффициент, учитывающий концентрацию напряжения.

Обращаясь к первому коэффициенту, можно установить следую­щие три случая:

1. расчетные формулы точны и все действующие усилия известны

2. расчет приводит к завышенным расчетным напряжениям

3. расчет приводит к заниженным расчетным напряжениям

В первом случае при точных расчетах коэффициент К₁=1,00.

Во втором случае, когда расчетные формулы приводят к заведо­мо завышенным расчетным напряжениям, степень завышения кото­рых нельзя учесть, мы обязаны и здесь принять К₁=1,00.

Сравнительно реже встречается третий случай, когда расчетные формулы приводят к заведомо заниженным напряжениям или когда не все действующие силы могут быть учтены конструктором. Определить К₁ в этом случае представляется возможным лишь на основании накопленного опыта. Дифференциальный метод опреде­ления коэффициента запаса прочности может и в этом случае помочь конструктору установить К₁. Действительно, зная на основа­нии накопленного опыта коэффициент общего запаса прочности κ₀ и определив девять частных коэффициентов, конструктор может решить и обратную задачу — установить величину десятого коэф­фициента К₁.

Знание теоретического коэффициента концентрации напряжения α_к позволит в подавляющем большинстве случаев определить действительный коэффициент концентрации напряжения β_к,. который и будет представлять в нашей схеме коэффициент К_2, учиты­вающий концентрацию напряжения, т. е.

К₂= β_к

Установление величин коэффициентов К₁ и К₂ во многих слу­чаях вызывает большие затруднения, в особенности, когда величи­ну действующих на деталь нагрузок трудно определить с достаточ­ной точностью. После разработки оптического поляризационного метода для объемных моделей точное установление распределения напряжения по сечению детали уже не представляет принципи­альных трудностей. Нужно только пожелать широкого распространения этого метода в машиностроении.

Если точное установление величины действующих сил и распре­деления напряжений все-таки невозможно, тогда вообще невозмож­но использовать любой метод выбора допускаемых напряжений, так как и табличный и дифференциальный методы в этом случае будут бессильны, и конструктору придется руководствоваться толь­ко опытом, накопленным при создании аналогичных конструкций.

Поэтому рассматриваем здесь только те случаи, когда макси­мальные напряжения в детали можно установить либо расчетным, либо экспериментальным путем.

2.3 Методы испытания металлов.

В нашей системе определения допускаемых напряжений фактор методики испытания металлов учитывается тремя частными коэффициентами:

М = М₁* М₂ * М₃

где М₁— коэффициент для пересчета с одной характеристики прочности на другую;

М₂ — коэффициент, учитывающий количество испытуемых из­делий;

М₃— коэффициент, учитывающий влияние размеров изделия на прочность последнего.

В качестве характеристики прочности металла конструктор большей частью пользуется пределом текучести при растяжении, т. е. полагает

σ_x= σ_s

тогда как расчетное напряжение R может быть изгибающим или скручивающим, сложным, переменным, симметричным, несиммет­ричным и т.д.

Здесь возникает вопрос, как вести пересчет с одной характерис­тики на другую, или, иными словами, как определить коэффициент М₁.

Для ответа рассмотрим раздельно следующие случаи пересчета. I) пределов текучести; 2) пределов усталости; 3) на симметричный цикл; 4) на сложные напряжения; 5) разноименных характеристик.

Конечно, в том случае, когда характер рабочего напряжения сов­падает с характером напряжения показателя прочности, искомый коэффициент М₁ =1,00.

Для пересчета пределов текучести следует обратиться к уравне­ниям предела текучести, которые позво­ляют с достаточной степенью точности установить связь между пределом текучести при растяжении и пределами текучести при изгибе и кручении.

Аналогичная связь была установлена и между пределами уста­лости. Так же можно определить величину коэффициента М₁ и для этого случая.

В несимметричный цикле величину коэффициента М₁ следует принять равным единице.

Наконец, и в сложных напряжениях М₁ = 1,00.

Обращаясь теперь к коэффициенту М₂, учитывающему количе­ство испытуемых деталей, отметим, что он при достаточно жестко поставленной приемке должен быть принят равным М₂=1 ,00.

Однако дорогие и ответственные детали следует принимать с заметными отступлениями. В случае жесткой приемки предусматривают величину коэффициента М₂ равной 1,05 ,а для случая нежесткой приемки увеличивать его до 1,10-1,15.

Коэффициент М₃ учитывает снижение прочности материала в зависимости от размеров изделий. Точно этот коэффициент может быть определен по кривой Фаульгабера.

Рис.1. Влияние размеров образца на предел усталости