15.Вибрационная прочность, учет динамических нагрузок при расчете на выносливость.
Усталостью металла называется разрушение его под действием многократно повторенной знакопеременной или переменной нагрузки при значениях напряжений ниже временного сопротивления. Способность металла сопротивляться такому разрушению называется выносливостью, а напряжение при котором металл разрушается, – вибрационной или усталостной прочностью sвб. При этом существенное значение имеет, ниже или выше предела текучести Ryn максимальные напряжения при повторяющихся нагрузках. В первом случае, при упругих деформациях, разрушение наступает при циклах нагрузки в несколько сот тысяч или миллионов раз. Во втором случае, при упругопластических деформациях, из-за наличия остаточных деформаций разрушение происходит при меньшем числе циклов нагрузки, измеряемой единицами или сотнями (например, разрушение проволоки при многократных больших перегибах), и называется упругопластической малоцикловой усталостью. Вибрационная прочность sвб неодинакова для различных марок сталей. Для одной и той же марки стали вибрационная sвб прочность зависит от характера циклов нагрузки и их количества. Характер цикла определяется отношением наименьших по абсолютной величине напряжений к наибольшим .
Наибольшее напряжение, при котором материал в состоянии выдерживать практически неограниченно большое число циклов нагружения при данном коэффициенте асимметрии r называется пределом выносливости или пределом усталости .
При расчете металлоконструкций усталость металла учитывается снижением расчетного сопротивления стали, умножением на коэффициент , значение которого зависит от рассмотренных факторов и приводится в нормах проектирования или определяется по формулам. При проектировании металлических конструкций, подверженных воздействию многократно действующих подвижных или вибрационных нагрузок (подкрановых балок, бункерных и разгрузочных эстакад, конструкций под моторы, станки и т. п.) особое внимание следует уделять разработке конструктивных решений, вызывающих наименьшую концентрацию напряжений: плавные переходы в соединениях элементов, отсутствие резких изменений сечений, отверстий, вырезов и т. д.
Вибрационная прочность стали определяемая правой частью предельного неравенства
изменяется
в больших пределах.
Коэффициент
меняется
от 0,77 до 2,14 при изменении числа циклов
нагружения в пределах
,коэффициент
лежит
в пределах
.
16.Переход материала в пластическую стадию работы при сложном напряженном состоянии. Приведенные напряжения.
Рис. 1 Диаграммы работы стали при сложном напряженном состоянии:
1 — однозначное поле напряжений; 2 — разнозначное поле напряжений; 3 — одноосное растяжение
Рис. 2. Схема нагружения при сложном напряженном состоянии
Сложное
напряженное состояние
характеризуется наличием двух или трех
главных нормальных напряжений
,
,
и
,,
действующих одновременно (рис. 2).
Если
при одноосном напряженном состоянии
(
0;
=
= 0) пластические деформации развиваются
при напряжениях, равных пределу текучести,
то при сложном напряженном состоянии
переход в пластическое состояние зависит
от знака и соотношения
значений действующих напряжений.
При
однозначном поле напряжений развитие
пластических деформаций запаздывает,
предел текучести повышается, а
протяженность площадки текучести
уменьшается повышается
опасность хрупкого разрушения. При
трехосном растяжении
и
=
=
материал
разрушается хрупко, без развития
пластических деформаций
(при трехосном сжатии разрушить металл
не удается).
При разнозначных (сжатие в одном и растяжение в другом направлении) напряжениях наблюдается обратная картина. Пластические деформации начинаются раньше чем главные напряжения достигли предела текучести одноосного нагружения Сталь становится как бы более пластичной.
Переход стали из упругого состояния в пластическое может быть описан как 3-ей теорией прочности – теории касательных напряжений, так и 4-ой – энергетической. В проектировании мк расчетные формулы получены на основании энергетической теории.
Это
соотношение устанавливает энергетическую
эквивалентность сложного напряженного
состояния одноосному. Выражение в правой
части называют приведенным напряжением
(приведение
к некоторому состоянию с одноосным
напряжением
)
Если
предельно допустимое напряжение в
металле устанавливается по пределу
текучести стандартного образца
,
то
=
и представляет собой условие пластичности
при сложном напряженном состоянии, т.е
условие перехода материала из упругого
состояния в пластическое.
В стенках двутавровых балок вблизи приложения поперечной нагрузки:
В точках, удаленных от места приложения нагрузки:
При простом сдвиге:
