Допускаемые напряжения
Допускаемым нормальным напряжением называется величина, определяемая по формуле
где σпр – предельное (опасное) нормальное напряжение; [n] – нормативный (требуемый) коэффициент запаса прочности.
Предельным называется напряжение, при котором происходит нарушение нормальной работы элемента конструкции. При статической нагрузке для хрупких материалов σпр = σв (σв – предел прочности), при котором происходит разрушение материала. Для пластичных материалов σпр = σт (σт – предел текучести), при котором начинает происходить большая пластическая деформация.
Нормативный коэффициент запаса служит для защиты элемента конструкции от возможной перегрузки. Данный коэффициент рекомендуется определять по формуле
где [n]1 – учитывает неточность определения нагрузок и напряжений; [n]2 – учитывает отличие действительных свойств материала от свойств, принятых при расчете; [n]3 – учитывает степень ответственности элемента конструкции.
Аналогично определяется допускаемое касательное напряжение
Основные методы оценки прочности конструкций
Оценка прочности конструкции выполняется по результатам сопоставления действительного состояния конструкции с предельным состоянием. Существуют два основных метода оценки прочности: расчет по допускаемым напряжениям и расчет по предельному состоянию (предельным нагрузкам). Методы отличаются критериями для определения предельного состояния.
При расчете по допускаемым напряжениям в качестве предельного принимается состояние, при котором хотя бы в одной точке элемента конструкции расчетное напряжение становиться равным предельному значению. По этому методу расчет выполняется с использованием условия прочности
Данный метод является основным и используется в большинстве случаев.
Однако для конструкций, изготовленных из пластичных материалов, более целесообразным является расчет по предельному состоянию. В этом случае в качестве предельного принимается состояние, при котором происходит исчерпание несущей способности конструкции. Это означает, что при постоянной нагрузке начинается неограниченный рост деформаций. При этом методе расчета условие прочности имеет вид
где F – действующая нагрузка; [F] – допускаемая нагрузка.
Данный метод позволяет выявить имеющийся у конструкции резерв прочности и обеспечивает проектирование более экономичных изделий.