Лекция № 2.

Тема: ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕХАНИКИ МАШИН.

2.1. Проблемы машиноведения и эксперементальные

ИССЛЕДОВАНИЯ.

Задачи обеспечения прочности, ресурса и функционирования машин на основе экспериментальных исследований.

Машиноведение и прикладная механика содержат дисциплины, определяющие методологию проектирования и разработку отдельных фундаментальных и частных проблем машиностроения.

Машина создается на основе данных нескольких научно-технических направлений по системам, но ее связующую конструктивную основу составляют силовые конструкции и механизмы. Они определяют значительную долю материалоемкости и массы машины, что, в свою очередь, ставит, как первостепенные, задачи обеспечения прочности и ресурса конструкции при ее минимальной массе.

Современное проектирование предусматривает независимо от класса ма­шин несколько стадий в создании и эксплуатации техники (ГОСТ 2.103-68*). Стадии разработки, этапы проектирования, постройки и эксплуатации машины предусматривают выполнение значительного объема расчетных, проектных и экспериментальных работ по всем системам машины (силовая конструкция, двигатель, управление, оборудование и тд.).

Экспериментальная механика машин объединяет и обобщает ту область знаний в прикладной механике (механике твердого тела), в теории машин и механизмов и других разделах общего машиноведения, которая изучает экспе­риментальные методы и средства, применяемые для исследования объектов силовой конструкции машин и механизмов с целью обоснования прочности и ресурса, а также обеспечения функционирования механических систем.

Решение основных задач экспериментальной механики машин включает схему силового проектирования машин и механизмов, этапы расчетного анализа, формулировки критериев функционирования, ресурса прочности, содержание экспериментального обеспечения и обоснования расчетных и проектных работ и самих критериев для заключения о прочности, ресурсе и функционировании машины.

Исходным этапом для проектирования силовых конструкций и механиз­мов является получение следующих данных:

1) о функциональном назначении, режимах, технико-экономических параметрах машины, рассматриваемых при составлении технического задания (ТЗ);

2) о внешних нагрузках и условиях эксплуатации, позволяющих сформулировать расчетные условия для проектирования;

3) о конструктивных схемах, расчетных статических, кинематических и динамических моделях конструкций и механизмов, их математическое описа­ние;

4) о предположительном комплексе расчетных критериев прочности, ресурса и функционирования, относящихся к рассматриваемому классу машин и условиям эксплуатации;

5) о возможном наборе конструкционных материалов, полуфабрикатов, технологий деталей и типах соединений.

Объекты экспериментальных исследований. Объекты, исследуемые для решения задач прочности и ресурса (табл. 2.1), образуют условный хронологический ряд по этапам создания машины. На основе принятых для машины и ее агрегатов расчетных условий и критериев прочности и ресурса определяют минимальные объемы испытания стандартных образцов материалов и полуфабрикатов для уточнения базовых характеристик и зависимостей в условиях, близких к реальным ожидаемым условиям эксплуатации узла.

Таблица 2.1

Наименование объектов экспериментальных исследований	Обозна-чение	Решаемые задачи
Стандартные образцы материалов		Механические, упругие, жесткостные, усталостные, коррозионные характеристики, ползучесть, Кic СРТУ и др.
Образцы полуфабрикатов		Характеристики изгиба, сдвига, смятия, отрыва, потери устойчивости, теплопрочности полуфабрикатов
Образцы соединений		Характеристики прочности, усталости, ползучести болтовых, заклепочных, сварных, клеевых, композиционных и других соединений
Модели соединений и отдельных деталей	Мс	Исследование на упруго - или конструктивно подобных моделях силовых потоков, НДС, перемещений, ККН, проверка приближенных теоретических расчетов, оптимизация конструкций на основе параметрических исследований
Модели агрегатов и узлов
Модели силовой конструкции машины
Полунатурные элементы конструкции: панели, стыки, детали, рамы, опоры, валы и др.		Исследование несущей способности, силовых потоков, НДС, перемещений, остаточных деформаций и напряжений, тепло-прочности, выносливости, остаточной прочности и долговечности, динамики, ударных воздействий, вибро - и акустической прочности, коррозии и других воздействий на конструкции
Натурные агрегаты и узлы
Натурная силовая конструкция машины
Натурная машина (опытная или серийная)		Исследование спектра нагрузок, реальных напряжений, долговечности, вибраций, коррозии, старения и других параметров в эксплуатации