Конспект лекций к дисциплине « Физические основы предельного состояния» введение

Предельное состояние материала – многоплановое понятие, т.к. состояний металлов много. Следовательно, терминов для оценки состояний тоже много:

1. исходное состояние – литое, деформированное, упрочнённое (ХПД);

2. текущее состояние – изменяется под действием нагрузок, температуры, среды, давлений;

3. предельное состояние.

Состав  Структура  Состояние  Свойства  Работоспособность материала и деталей машин

С одной стороны состояние определяется составом и структурой материала и химизмом сплава. С другой стороны – условием работы материала в деталях машин или сооружениях.

Огромное значение предаётся свойствам.

Свойства определяются по ГОСТ 1497.

Состояние определяет надёжность техники, т.е. это свойство техники сохранять свою:

1. работоспособность (производительность, грузоподъёмность, мощность, скорость движения, износостойкость и т.д.);

2. исправность;

3. выполнять установленные функции для удовлетворения потребностей.

Надёжность техники является комплексным параметром, включающим безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохранение свойств. Надёжность техники зависит от качества инженерного проекта, особенности конструкции, качества изготовления, манеры эксплуатации.

Деталь отличается от материала геометрией. Их объединяет структура. Степень надёжности определяется следующими критериями: сложностью конструкции; уровнем применяемой технологии; качеством изготовления узлов и деталей; качеством контроля продукции; качеством сборки; ходом эксплуатации; применением диагностических средств; качеством и числом профилактических ремонтов; приработкой деталей; явлениями, происходящими в структуре металла (старение, зернограничное охрупчивание, усталость и т.д.).

Теория надёжности – это фундаментальная теория функционирования сложных систем, состоящая из ненадёжных элементов (дефекты металла).

Формально, надёжность определяется вероятностью дожития системы до фиксированного возраста.

Надёжность техники – центральный показатель качества техники.

Согласно современным представлениям, любое состояние, в т.ч. и предельное, можно оценить с помощью 4-х факторов:

1. силовой фактор – прочность, твёрдость (_в = 0.33 HB, HB = 3_в);

2. геометрический фактор – дефектность (суб-, микро-, макроуровня);

3. временной фактор – скорость релаксации напряжений, время релаксации; характер поведения дефектов во времени;

4. энергетический фактор – напряжённое состояние (9 схем напряженного состояния и 3 схемы).

Всего существует 7 систем:

1. физическая (атмосфера);

2. биологическая;

3. психическая;

4. технологическая (производство вещества, энергии, информации);

5. информационная;

6. экономическая;

7. социальная.

С позиции теории систем, предельное состояние материалов может быть оценено различными параметрами:

1. силовыми;

2. степенью повреждённости;

3. сплошностью;

4. временем наступления;

5. работой.

У металлов различают 2 предельных состояния:

• упругое;

• пластическое.

 - закон Гука ( _т)

tg

Предельное состояние вызывает искажение, коробление, выход размеров за допустимые пределы. Это важно для эксплуатируемой техники, т.к. рабочие нагрузки составляют 0.35 предела текучести.

_т_т0HB/_т⁰ е^_р⁰_упр,

где:

е^ - напряжённое состояние;

_р – скорость релаксации;

⁰ – скорость нагружения (временной фактор);

 - видимая пластическая деформация;

_упр – упругая деформация.

Предельное состояние характеризуется сопротивлением разрушению _к:

_к_к0HB_т⁰_рхе^⁰_р⁰_упр;

_пред_упрln_исх_крHB⁰_т)е^⁰_р