Лекция 22.09

Основы конструирования и расчета пластмассовых элементов конструкций на прочность и жесткость.

1.Проектирование элементов конструктивного оформления пластмассовых деталей Цель конструирования: создание детали на которую потребовалось бы минимальные расходы

Тело одинаковой напряжённости —это значит чтобы в этой детали не было бы мест ослабленных излишними надрезами и мест с излишними материалами то есть нужно избегать места с надрезами ,острыми углами,резкими изменениями толщины стенок ,резкими поворотами ,отверстиями .Особенно это касается деталей из хрупких материалов,т к в перегруженных местах деталей образуются трещины это приводит к дальнейшему повышению напряжению деталей.Для вязких материалов надрезы не так опасны,но могут возникать остановочные деформации (наплывы).Наиболее важно строгое соблюдение принципов обеспечения правильной формы для деталей ,которая подвергается ударной нагрузке .Воздействие ударной нагрузки зависит от жёсткости конструкции при чем это воздействие тем меньше чем более податливая конструкция и чем больше площадь материала восприятия удара .При ударной нагрузке особенно опасны надрезы ,т.к они ослабляют сечение ,но при этом не уменьшают жесткость конструкции .Поэтому важно чтобы у деталей нагружаемых ударом все переходы были плавными и все отверстия и резьбы были расположены в незагруженные местах .И про точки и канавки должна иметь достаточное збакругление и т.д.Но при этом форма всех деталей должна учитывать все возможности переработки соответвующего материала .

Проектирование элементов деталей изготовляемых прессованием из термореактивных пластмасс .Форма деталей должна быть как можно более простой для того чтобы изделие можно было легко вынимать из пресс формы.Поэтому при проектировании детали необходимо учесть положение плоскости разъёма пресс—формы,в плоскость разъёма должна проходить по выпуклым поверхностям изделия.Чтобы можно было легко вынуть изделие из пресс —формы все её стенкидолжны иметь уклон ,если это не мешает функциональному назначению детали то надо стремиться к тому ,чтобы уклон был как можно больше .Если технологические уклоны слишком малы ,то при извлечении изделия из прессформы в ней может образоваться разряжение(пустота внутри),которое затруднит или сделает невозможным извлечение изделия .

На рисунке 3 приведены значения для одностороннего технологического уклона,если тех уклоны слишком малы ,то при извлечении изделия из прессформы в ней может быть разрежение.Толщину стенок нужно выбирать равномерную и как можно меньшую это нужно для экономии материала для обеспечения максимальной производительности пресса .А утолщённая стенка удлиняете время прессования .И кроме того утолщённая стенка подвержена большей опасности возникновения внутренних напряжений,вследствие несовершенного или неравномерного отвердения материала детали .

Лекция 6.10 с Безнаевой.

Принципы расчета деталей из гомогенных полимеров

При выборе метода расчета рассматривают два варианта

1.Зависимость механических свойств,деформации и напряжения ,от времени пренебрежимо мала .Это относится к пространственно структурированным реактопластам при комнатной температуре ,к армированным реактопластав при умеренно повышенных температурах ,но при низкой нагрузке.

2.Когда деформацией и напряжением взависимости от времени в данных условиях пренебрегать нельзя это относится ко всем полимерам при повышенных температурах и большинству термопластмасса при Т =20 градусов.

В первом случае полимер рассматривают как упругий материал и поэтому для расчета деталей пользуются классической теории сопромата .

Во втором случае напряжение и деформации считаются зависимыми от времени и нужно учитывать и продолжительность действия нагрузки .Сдесь приемлимы методы теории вязкой упругости тел,однако на ряду с проявлением ползучести .Происходит уменьшение прочности,зависимости от возрастающей продолжительности действия нагрузки ,таким образом неободимо расчитывать размеры несущих элементов с учетом времени прочности материала .

Ползучесть— непрерывное медленное ,происходящая во времени пластическая деформация твёрдого тела под действием постоянной нагрузки или механического напряжения.

Изотропные материалы —синтетические смолы или наполненные полимерные композиции на их основе и полимеры с пространственно хаотичным расположением армируещих волокон ,например стекловолокнистый пластики

Низотропные—слоистые полимеры и полимеры обладающие какой—либо симметрией строения.Несущая способность изделий ограничивается

1.Предельно допускаемыми нагрузками или напряжениями

2.Предельно допускаемые деформации

В результате прочностный расчёт включает в себя оттенку напряжений или нагрузок и сопоставления с разрушающими или оценку предельно допустимых деформации обусловленных действующими во времени нагрузками .

Сигма в квадратных скобках предельно допустимое напряжение.

Сигма с индексом раз разрушающ напряжение н это допустимое значение запаса прочности .

Запас прочности может быть выражен через разрущающую нагрузку к действующей нагружающей нагрузке .

Составляют расчетно расчётную схему изделия и схематичное распределение силы .

При этом в схемы включаются наиболее опасные участки изделия в которых напряжение достигает максимальной величины

Определяют напряжение в опасных сечениях изделия и находят три главных напряжения .

По этим напряжениям рассчитывают наибольшее эквивалентное напряжение.

Для выбранного материала выбирают допустимое напряжение или запас прочности .

Производят оценку прочности с индексом Макс ф или максимально возможное напряжении в изделиях при заданной нагрузке или запасаема прочности с предельно допустимыми значениями .

Запас прочности полимеров должен быть большим чем для традиционных материалов —причина спец свойства ,неоднородность структуры ,наличие поверхностных микротрещин ,влияние на прочность геометричн формы изделия ,действия температуры,агрессивных сред ,излучений .Изменение прочностных и деформационных характеристик ,наличие в материале остаточных напряжений .

При эксплуатации изделие не должно достигать предельного состояния.

Неспособность изделия выдерживать приложеную нагрузку .

При расчёте предельного состояния учитывают

Учитывают перепады температур и влияние среды

Надёжность изделия определяется по заданной длительности эксплуатационного периода.

В изделии под нагрузкой возникают значительные необратимые деформации связанные с ползучестью .В результате за допустимое напряжение при котором при заданном сроке эксплуатации конечная деформация не превышает требуемую.

Под действием остаточных напряжений может происходить хрупкое разрушение изделия.

Выбор допустимых напряжений.

При выборе допустимых напряжений учитывают те же особенности ,что и при определении запаса прочности ,в расчётных схемах и при отпределении эквивалент напряжениия.

Согласно общей практике машиностроения деятель теряет конструктивную определённость если изменение рамеров превышает от 0,5 —1 процент и 3 или 4 %для безответственных.Допустимое значение для реактопластов от 1,2 до 1,5 и для термопластов в два раза ниже чем соответсвующий.Длякротковремнных нагрузок снижают допустимые значения на 50%,термопластов 20%

За опасное напряжение принимается напряжение соответствующие пределу прочности.Если задано относительно опасное опасное удлинение то предельное напряжение определяют с помощью зависимости по закону Гука .

Допустимое напряжение

Лекция 20.10

Если невозможно избежать неравномерной толщины стенок, то переходы должны быть плавными. Закругленные грани улучшают течение пластмассы в форме и обеспечивает получение чистой наружной поверхности и повышает жесткость изделия. Радиус закругления должен возрастать с высотой прессуемого изделия.