2.4.2. Прочность и безотказность деталей и узлов механической части

Общие положения.

Про́чность (в физике и материаловедении) — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.

Прочность твёрдых тел, в широком смысле — свойство твёрдых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластической деформации) под действием внешних нагрузок. В узком смысле — сопротивление разрушению.

Свойство конструкции выполнять назначение, не разрушаясь в течение заданного времени.

Прочность подразделяют на статическую, под действием постоянных нагрузок, динамическую и усталостную (выносливость), имеющую место при действии циклических переменных нагрузок.

Для конструкций различают общую прочность — способность всей конструкции выдерживать нагрузки без разрушения, и местную — та же способность отдельных узлов, деталей, соединений.

Запас прочности в сопротивлении материалов, определяет соотношение между расчётной нагрузкой, обеспечивающей безопасную эксплуатацию конструкции или сооружения, и макс. нагрузкой, которая теоретически допустима. В зависимости от назначения объекта и условий его функционирования пользуются различными. определениями и значениями коэффициента запаса прочности (З. п).

1) Коэфф. З. п. по напряжениям — отношение допустимого напряжения (предела прочности, предела текучести, предела выносливости при перем. нагрузках) к наибольшему напряжению при заданном типе нагрузок.

2) Коэфф. З. п. по предельным нагрузкам — отношение нагрузки, при к-рой конструкция теряет несущую способность, к расчётной нагрузке.

3) Коэфф. З. <п. по предельной деформации — отношение нагрузки, вызывающей в конструкции в целом или в к.-л. её элементе максимально допустимую характерную деформацию (прогиб, изменение расстояния между узлами и т. п.), к расчётной нагрузке.

Назначение коэфф. З. п.— учитывать механич. св-ва материала, вероятность возникновения случайных перегрузок, степень достоверности расчёта и исходной информации, возможность непредвиденных дефектов (усадочные раковины, выбоины и др.). Выбор значения коэфф. З. п. учитывает необходимость экономии материала и в ряде случаев связан с проблемой создания конструкции мин. веса (напр., косм. аппаратов, самолётов). Наименьшими значениями коэфф. З. п. пользуются в объектах разового кратковременного назначения; наибольшими — в конструкциях долговременного использования, особенно при динамич. нагрузках.

Запас прочности в сопротивлении материалов — характеристика состояния сооружения или его элемента в отношении сопротивления их разрушению. Численное значение 3. п. определяется коэф. 3. п. В зависимости от метода расчёта различают след. коэф. 3. п. Коэф. 3. п. п о напряжению - отношение допустимого напряжения (предела прочности, предела текучести, предела выносливости при переменных нагрузках) к наиб. напряжению при заданном типе нагрузок. Выбор в качестве предельного напряжения предела прочности или текучести материала зависит от его свойств - от хрупкостиили пластичности, от типа напряжённого состояния и характера нагружения детали. Соответственно получают коэф. 3. п. по проделу прочности или по пределу текучести. Коэф. 3. п. по предельным нагрузкам - отношение предельной нагрузки, при к-рой несущая способность детали (или сооружения) исчерпывается, к расчётной нагрузке. Коэф. 3. п. по предельным нагрузкам точнее отражает действит. состояние сооружения, однако его определение более трудоёмко. Коэф. 3. п. по предельной деформации - отношение нагрузки, вызывающей в конструкции в целом или в к.-л. её элементе максимально допустимую характерную деформацию (прогиб, изменение расстояния между узлами и др.), к расчётной нагрузке. <Безопасность работы конструкции обеспечивается выбором надлежащего коэф. 3. п. При этом учитываются механич. свойства материала, вероятность возникновения случайных перегрузок, степень достоверности расчёта и исходной информации, возможность непредвиденных дефектов (усадочные раковины, выбоины и др.). Выбор значения коэф. 3. п. учитывает необходимость экономии материала и в ряде случаев связан с проблемой создания конструкции мин. веса (напр., космич. аппаратов, самолётов). Величина коэф. 3. п. колеблется в зависимости от перечисленных факторов от 1,3 до 6 и выше. Наим. значения принимаются для деталей, изготовляемых из высококачеств. материалов при высоком уровне технологии и необходимости снижения веса, а также в объектах разового кратковрем. назначения, наибольшие - в конструкциях долговрем. использования, особенно при динамич. нагрузках. См. также в других словарях:

• Запас прочности— отношение временного сопротивления или предела текучести к величине напряжения, возникающего в частях данной конструкции. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 Запас прочности …   Морской словарь

• Запас прочности — мера превышения фактической разрушающей нагрузки (Pразр) над расчётной нагрузкой (Pрасч). З. п. характеризуется коэффициентом З. п. (η) = Pразр/Pрасч. Для элементов конструкции летательного аппарата З. п. может быть определён как отношение… …   Энциклопедия техники

• Запас прочности — превышение фактической прочности материала или дорожной конструкции над необходимой прочностью, полученной в результате расчета. Источник: Справочник дорожных терминов …   Строительный словарь

Прочность твёрдых тел, в широком смысле — свойство твёрдых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластической деформации) под действием внешних нагрузок. В узком смысле — сопротивление разрушению.

ДИНАМИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ — способность материала сопротивляться действию динамич. нагрузок без разрушения или без существ, изменения формы.

 Ударная вязкость (ударная или динамическая прочность) — свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Испытания производят на приборах — копрах. Характеристикой этого свойства является работа, затраченная на разрушение стандартного образца (Дж), отнесенная к единице его объема (м3) или площади (м2). Отношение динамической прочности к статической называют динамическим коэффициентом.