2. Оценка прочности

Прочность оценивают по запасу прочности:

где - запас прочности, всегда ,

– предельное напряжение,

- максимальное напряжение в сечении детали.

Чем больше запас прочности, тем надежнее деталь. Однако повышение запаса прочности ведет к увеличению массы и габаритов деталей. Правильный выбор является важнейшим этапом в расчете. - это нормативная величина ( ), т.к. зависит от детали и определяется по формуле

где - зависит от геометрии сечения.

Для изучения свойств материала пользуются диаграммой растяжения, устанавливающей связь между нормальным напряжением и деформацией , которую называют условной диаграммой растяжения. При этом используют формулы , , где - первоначальная площадь сечения образца, величины Р и Δl берутся из экспериментально полученной диаграммы растяжения (Рис. 1).

Рис. 1. Условная диаграмма растяжения пластичной стали;

- предел пропорциональности, - предел упругости,

- предел текучести, - предел прочности, - истинное сопротивление разрыву

Для материалов, не имеющих явно выраженной площадки текучести, за величину условно принимают напряжение, при котором .

Усталостные поломки составляют основной вид разрушений деталей и нередко приводят к тяжелым последствиям, возникающим внезапно.

За условный предел выносливости принимается напряжение, при котором образец способен выдерживать 10⁸ циклов. Для симметричного цикла обозначается , для пульсирующего - .

Экспериментальные исследования показали, что характер разрушения конструкционных материалов зависит от числа циклов.

– статическое разрушение, в образце из пластичных материалов образуется шейка и разрыв происходит по минимальному сечению.

– малоцикловая усталость. Появляется сетка трещин и заметные пластические деформации. Разрушение происходит от малоцикловой усталости.

- усталостное разрушение без заметных следов пластических деформаций.

Зависимость в виде графика:

Циклы нагружений делятся на несколько групп.

1. Симметричный цикл.

t

Амплитуда напряжений: .

Среднее напряжение:

2. Пульсирующий цикл.

3. Асимметричный цикл.

,

.

Процесс образования трещин при переменных напряжениях связан с накоплением пластических деформаций. Для оценки усталостной прочности достаточно знать

3. Запас прочности при статических напряжениях

При статических напряжениях в качестве обычно принимают предел прочности и запас прочности определяется

.

Иногда запас прочности определяют по пределу текучести , имея ввиду недопустимость значительной деформации: . и - берутся из справочников по материалам.

При кручении запас прочности:

,

где , - справочные данные.

Если данные отсутствуют, то можно брать известные зависимости:

- для стали и титановых сплавов;

- для алюминиевых и магниевых сплавов.