Leistinas (leistinas) įtempis – įtempių reikšmė, kuri laikoma didžiausia leistina skaičiuojant elemento skerspjūvio matmenis, skaičiuojant tam tikrai apkrovai. Galime kalbėti apie leistinus tempimo, gniuždymo ir šlyties įtempius. Leidžiamus įtempius nustato kompetentinga institucija (tarkime, geležinkelio kontrolės tiltų skyrius), arba parenka projektuotojas, gerai išmanantis medžiagos savybes ir naudojimo sąlygas. Leistinas įtempis riboja didžiausią konstrukcijos eksploatacinį įtempį.
Projektuojant konstrukcijas siekiama sukurti tokią konstrukciją, kuri, nors ir patikima, tuo pačiu būtų itin lengva ir ekonomiška. Patikimumą užtikrina tai, kad kiekvienam elementui suteikiami tokie matmenys, kuriems esant didžiausias eksploatacinis įtempis jame bus tam tikru mastu mažesnis už įtempį, dėl kurio prarandamas šio elemento stiprumas. Jėgų praradimas nebūtinai reiškia nesėkmę. Mašina arba pastato konstrukcija laikoma sugedusia, kai ji negali tinkamai atlikti savo funkcijos. Iš plastikinės medžiagos pagaminta detalė, kaip taisyklė, praranda stiprumą, kai joje esantis įtempis pasiekia takumo ribą, nes tokiu atveju dėl per didelės detalės deformacijos mašina ar konstrukcija nustoja būti tinkama pagal paskirtį. Jei dalis pagaminta iš trapios medžiagos, ji beveik nesideformuoja, o stiprumo praradimas sutampa su jos sunaikinimu.
Skirtumas tarp įtempių, kuriems esant medžiaga praranda stiprumą, ir leistino įtempio yra „saugos riba“, kurią reikia numatyti, atsižvelgiant į atsitiktinės perkrovos galimybę, skaičiavimo netikslumus, susijusius su supaprastinančiomis prielaidomis ir neapibrėžtomis sąlygomis, neaptikti (ar neaptinkami) medžiagų defektai ir vėlesnis stiprumo sumažėjimas dėl metalo korozijos, medienos irimo ir kt.
Bet kurio konstrukcijos elemento saugos koeficientas yra lygus ribinės apkrovos, sukeliančios elemento stiprumo praradimą, ir apkrovos, kuri sukuria leistiną įtempį, santykiui. Šiuo atveju stiprumo praradimas suprantamas ne tik kaip elemento sunaikinimas, bet ir liekamųjų deformacijų atsiradimas jame. Todėl konstrukcinio elemento, pagaminto iš plastikinės medžiagos, didžiausias įtempis yra takumo riba. Daugeliu atvejų darbiniai įtempiai konstrukcijų elementuose yra proporcingi apkrovoms, todėl saugos koeficientas apibrėžiamas kaip ribinio stiprio ir leistino įtempių santykis (ribinio stiprumo saugos koeficientas).
Galutinė įtampa atsižvelgti į įtempį, kuriam esant medžiagoje susidaro pavojinga būklė (sunaikinimas arba pavojinga deformacija).
Dėl plastmasinis medžiagos, atsižvelgiama į didžiausią įtempį takumo stiprumas, nes pašalinus apkrovą atsiradusios plastinės deformacijos neišnyksta:
Dėl trapios medžiagos, kuriose nėra plastinių deformacijų, o lūžis atsiranda pagal trapumą (nesusidaro kakleliai), imamas ribinis įtempis atsparumas tempimui:
Dėl plastikiniai-trapūs medžiagų, ribiniu įtempimu laikomas įtempis, atitinkantis didžiausią 0,2 % (vienas šimtas,2) deformaciją:
Leidžiama įtampa- maksimali įtampa, kuriai esant medžiaga turėtų normaliai veikti.
Leistini įtempiai gaunami pagal ribinius, atsižvelgiant į saugos ribą:
kur [σ] – leistinas įtempis; s- saugos faktorius; [s] – leistinas saugos koeficientas.
Pastaba. Lakštiniuose skliaustuose įprasta nurodyti leistiną kiekio reikšmę.
Leistinas saugos koeficientas priklauso nuo medžiagos kokybės, detalės darbo sąlygų, detalės paskirties, apdirbimo ir skaičiavimo tikslumo ir kt.
Jis gali svyruoti nuo 1,25 paprastoms dalims iki 12,5 sudėtingoms dalims, veikiančioms esant kintamoms apkrovoms smūgio ir vibracijos sąlygomis.
Medžiagų elgsenos ypatybės atliekant suspaudimo bandymus:
1. Plastikinės medžiagos veikia beveik vienodai tempiant ir suspaudžiant. Mechaninės tempimo ir suspaudimo charakteristikos yra vienodos.
2. Trapios medžiagos paprastai turi didesnį atsparumą gniuždant nei tempiamasis stipris: σ wr< σ вс.
Jei leistinas įtempis tempiant ir gniuždant skiriasi, jie žymimi [σ p] (įtempimas), [σ c] (suspaudimas).
Tempimo ir stiprio gniuždymui skaičiavimai
Stiprumo skaičiavimai atliekami pagal stiprumo sąlygas – nelygybes, kurių įvykdymas garantuoja detalės tvirtumą nurodytomis sąlygomis.
Siekiant užtikrinti stiprumą, projektinis įtempis neturi viršyti leistino įtempio:
Įvertintas stresas a priklauso pagal apkrovą ir dydį skerspjūvis, leidžiamas tik iš detalės medžiagos ir darbo sąlygas.
Yra trijų tipų stiprumo skaičiavimai.
1. Projektinis skaičiavimas - nustatoma projektinė schema ir apkrovos; parenkama detalės medžiaga arba matmenys:
Skerspjūvio matmenų nustatymas:
Medžiagos pasirinkimas
pagal σ reikšmę galima pasirinkti medžiagos rūšį.
2. Patikrinkite skaičiavimą - žinomos apkrovos, medžiaga, detalės matmenys; būtina patikrinkite, ar garantuotas ilgaamžiškumas.
Tikrinama nelygybė
3. Keliosios galios nustatymas(didžiausia apkrova):
Problemų sprendimo pavyzdžiai
Tiesus strypas ištemptas 150 kN jėga (22.6 pav.), medžiaga yra plienas σ t \u003d 570 MPa, σ w \u003d 720 MPa, saugos koeficientas [s] \u003d 1,5. Nustatykite sijos skerspjūvio matmenis.
Sprendimas
1. Jėgos būklė:
2. Reikalingas skerspjūvio plotas nustatomas pagal santykį
3. Leistinas įtempis medžiagai apskaičiuojamas pagal pateiktas mechanines charakteristikas. Takumo riba reiškia, kad medžiaga yra plastiška.
4. Nustatykite reikiamo sijos skerspjūvio ploto vertę ir pasirinkite dviejų atvejų matmenis.
Atkarpa yra apskritimas, mes nustatome skersmenį.
Gauta vertė suapvalinama d= 25 mm, A \u003d 4,91 cm 2.
Skyrius - lygių lentynų kampas Nr.5 pagal GOST 8509-86.
Artimiausias kampo skerspjūvio plotas yra A \u003d 4,29 cm 2 (d \u003d 5 mm). 4,91 > 4,29 (1 priedas).
Kontroliniai klausimai ir užduotys
1. Koks reiškinys vadinamas sklandumu?
2. Kas yra "kaklas", kuriame tempimo diagramos taške jis susidaro?
3. Kodėl bandymo metu gautos mechaninės charakteristikos yra sąlyginės?
4. Išvardykite stiprumo charakteristikas.
5. Išvardykite plastiškumo charakteristikas.
6. Kuo skiriasi automatiškai nubraižyta tempimo diagrama ir rodoma tempimo diagrama?
7. Kuri iš mechaninių charakteristikų pasirenkama kaip ribinis įtempis plastiškoms ir trapioms medžiagoms?
8. Kuo skiriasi ribiniai ir leistini įtempiai?
9. Užrašykite tempimo ir gniuždymo stiprio sąlygą. Ar skiriasi stiprio sąlygos tempimo ir gniuždymo skaičiavimuose?
 |
Atsakykite į testo klausimus.
Leistinos įtampos. stiprumo būklė.
Tempimo stipris ir takumo riba, nustatyti empiriškai, yra vidutinės reikšmės, t.y. turi nuokrypių aukštyn arba žemyn, todėl didžiausi įtempiai skaičiuojant stiprumą lyginami ne su takumo riba ir stipriu, o su kiek mažesniais įtempiais, kurie vadinami leistinais įtempiais.
Plastikinės medžiagos vienodai gerai veikia įtempiant ir suspaudžiant. Pavojingas stresas jiems yra našumo taškas.
Leidžiamas įtempis žymimas [σ]:
čia n yra saugos koeficientas; n>1. Trapūs metalai blogiau veikia tempiant ir geriau suspaudžiami. Todėl jiems pavojingas įtempis yra tempiamasis stipris σvr Leistiniai įtempiai trapioms medžiagoms nustatomi pagal formules: čia n – saugos koeficientas; n>1. Trapūs metalai blogiau veikia tempiant ir geriau suspaudžiami. Todėl joms pavojingas įtempis yra tempiamasis stipris σvr Leistini įtempiai trapioms medžiagoms nustatomi pagal formules:
čia n yra saugos koeficientas; n>1.
Trapūs metalai blogiau įtempiami ir geriau suspaudžiami. Todėl jiems pavojingas įtempis yra tempiamasis stipris σvr.
Leistini įtempiai trapioms medžiagoms nustatomi pagal formules:
σvr – didžiausias tempiamasis stipris;
σvs - gniuždymo stipris;
nр, nс – didžiausio stiprumo saugos faktoriai.
Plastikinių medžiagų stiprumo sąlygos ašiniu įtempimu (suspaudimu):
Trapių medžiagų ašinio įtempimo (suspaudimo) stiprumo sąlygos:
Nmax – maksimali išilginė jėga, nustatyta pagal diagramą; A yra sijos skerspjūvio plotas.
Yra trijų tipų stiprumo analizės problemos:
I tipo užduotys – patikros skaičiavimas arba testavimas nepalankiausiomis sąlygomis. Jis gaminamas, kai jau žinomi ir priskirti konstrukcijos matmenys ir tereikia atlikti stiprumo bandymą. Šiuo atveju naudojamos lygtys (4.11) arba (4.12).
II tipo užduotys – projektinis skaičiavimas. Gaminamas, kai konstrukcija yra projektavimo stadijoje ir kai kurie būdingi matmenys turi būti priskirti tiesiogiai iš stiprumo būklės.
Plastikinėms medžiagoms:
Trapioms medžiagoms:
Kur A yra sijos skerspjūvio plotas. Iš dviejų gautų ploto verčių pasirenkame didžiausią.
III tipo užduotys – leistinos apkrovos [N] nustatymas:
plastikinėms medžiagoms:
trapioms medžiagoms:
Iš dviejų leistinos apkrovos verčių pasirenkame mažiausią.
Leidžiama (leistina) įtampa- tai įtempių vertė, kuri laikoma maksimalia priimtina skaičiuojant elemento skerspjūvio matmenis, apskaičiuotus tam tikrai apkrovai. Galime kalbėti apie leistinus tempimo, gniuždymo ir šlyties įtempius. Leidžiamus įtempius nustato kompetentinga institucija (tarkime, geležinkelio kontrolės tiltų skyrius), arba parenka projektuotojas, gerai išmanantis medžiagos savybes ir naudojimo sąlygas. Leistinas įtempis riboja didžiausią konstrukcijos eksploatacinį įtempį.
Projektuojant konstrukcijas siekiama sukurti tokią konstrukciją, kuri, nors ir patikima, tuo pačiu būtų itin lengva ir ekonomiška. Patikimumą užtikrina tai, kad kiekvienam elementui suteikiami tokie matmenys, kuriems esant didžiausias eksploatacinis įtempis jame bus tam tikru mastu mažesnis už įtempį, dėl kurio prarandamas šio elemento stiprumas. Jėgų praradimas nebūtinai reiškia nesėkmę. Mašina arba pastato konstrukcija laikoma sugedusia, kai ji negali tinkamai atlikti savo funkcijos. Iš plastikinės medžiagos pagaminta detalė, kaip taisyklė, praranda stiprumą, kai joje esantis įtempis pasiekia takumo ribą, nes tokiu atveju dėl per didelės detalės deformacijos mašina ar konstrukcija nustoja būti tinkama pagal paskirtį. Jei dalis pagaminta iš trapios medžiagos, ji beveik nesideformuoja, o stiprumo praradimas sutampa su jos sunaikinimu.
Saugumo riba. Skirtumas tarp įtempių, kuriems esant medžiaga praranda stiprumą, ir leistino įtempio yra „saugos riba“, į kurią reikia atsižvelgti, atsižvelgiant į atsitiktinės perkrovos galimybę, skaičiavimo netikslumus, susijusius su supaprastinančiomis prielaidomis ir neapibrėžtomis sąlygomis, buvimą. neaptiktų (ar neaptinkamų) medžiagų defektų, o vėliau – stiprumo sumažėjimą dėl metalo korozijos, medienos irimo ir kt.
akcijų faktorius. Bet kurio konstrukcijos elemento saugos koeficientas yra lygus ribinės apkrovos, sukeliančios elemento stiprumo praradimą, ir apkrovos, kuri sukuria leistiną įtempį, santykiui. Šiuo atveju stiprumo praradimas suprantamas ne tik kaip elemento sunaikinimas, bet ir liekamųjų deformacijų atsiradimas jame. Todėl konstrukcinio elemento, pagaminto iš plastikinės medžiagos, didžiausias įtempis yra takumo riba. Daugeliu atvejų darbiniai įtempiai konstrukcijų elementuose yra proporcingi apkrovoms, todėl saugos koeficientas apibrėžiamas kaip ribinio stiprio ir leistino įtempių santykis (ribinio stiprumo saugos koeficientas). Taigi, jei konstrukcinio plieno tempiamasis stipris yra 540 MPa, o leistinas įtempis yra 180 MPa, tada saugos koeficientas yra 3.
Norint nustatyti leistinus įtempius mechanikos inžinerijoje, naudojami šie pagrindiniai metodai.
1. Diferencijuota saugos riba randama kaip kelių dalinių koeficientų sandauga, atsižvelgiant į medžiagos patikimumą, detalės atsakomybės laipsnį, skaičiavimo formulių tikslumą ir veikiančias jėgas bei kitus veiksnius, nustatyti dalių darbo sąlygas.
2. Lenteliniai – leistini įtempiai imami pagal lentelių pavidalu susistemintus standartus
(1 - 7 lentelė). Šis metodas yra mažiau tikslus, bet pats paprasčiausias ir patogiausias praktiniam naudojimui projektuojant ir tikrinant stiprumo skaičiavimus.
Projektavimo biurų darbe ir skaičiuojant mašinų dalis, tiek diferencijuotų, tiek lentelių metodai, taip pat jų derinys. Lentelėje. 4 - 6 rodomi leistini įtempiai nestandartinėms liejinėms detalėms, kurioms specialūs skaičiavimo metodai nėra sukurti ir juos atitinkantys leistini įtempiai. Tipinės dalys (pavyzdžiui, krumpliaračiai ir sliekračiai, skriemuliai) turėtų būti apskaičiuojamos pagal metodus, pateiktus atitinkamame vadovo skyriuje arba specialioje literatūroje.
Pateikti leistini įtempiai skirti apytiksliems skaičiavimams tik pagrindinėms apkrovoms. Norint atlikti tikslesnius skaičiavimus, atsižvelgiant į papildomas apkrovas (pavyzdžiui, dinamines), lentelės reikšmes reikėtų padidinti 20–30%.
Leistini įtempiai pateikiami neatsižvelgiant į detalės įtempių koncentraciją ir matmenis, skaičiuojant lygaus poliruoto plieno bandiniams, kurių skersmuo 6-12 mm, ir neapdorotiems apvaliems ketaus liejiniams, kurių skersmuo 30 mm. Nustatant didžiausius įtempius skaičiuotoje dalyje, vardinius įtempius σ nom ir τ nom reikia padauginti iš koncentracijos koeficiento k σ arba k τ:
1. Leistini įtempiai*
įprastos kokybės anglinio plieno karšto valcavimo būklės
| prekės ženklas tapti | Leistini įtempiai**, MPa | |||||||||||||
| įtempime [σ p ] | lenkiant [σ nuo ] | su sukimu [τ kr ] | šlyties metu [τ plg. ] | po griūties [σ cm] | ||||||||||
| aš | II | III | aš | II | III | aš | II | III | aš | II | III | aš | II | |
| St2 St3 St4 St5 St6 | 115 125 140 165 195 | 80 90 95 115 140 | 60 70 75 90 110 | 140 150 170 200 230 | 100 110 120 140 170 | 80 85 95 110 135 | 85 95 105 125 145 | 65 65 75 80 105 | 50 50 60 70 80 | 70 75 85 100 115 | 50 50 65 65 85 | 40 40 50 55 65 | 175 190 210 250 290 | 120 135 145 175 210 |
* Gorskis A.I., Ivanovas-Eminas E.B., Karenovskis A.I. Leidžiamų įtempių nustatymas stiprumo skaičiavimuose. NIImash, M., 1974 m.
** Romėniški skaitmenys nurodo krovinio tipą: I - statinis; II - kintamasis veikiantis nuo nulio iki maksimumo, nuo maksimumo iki nulio (pulsuojantis); III - kintamasis (simetriškas).
2. Mechaninės savybės ir leistini įtempiai
anglies kokybės konstrukciniai plienai
3. Mechaninės savybės ir leistini įtempiai
legiruotų konstrukcinių plienų
4. Mechaninės savybės ir leistini įtempiai
liejiniams iš anglinio ir legiruotojo plieno
5. Mechaninės savybės ir leistini įtempiai
pilkojo ketaus liejiniams
6. Mechaninės savybės ir leistini įtempiai
kaliojo ketaus liejiniams
7. Plastikinių dalių leistini įtempiai
Dėl kaliojo (negrūdinto) plieno esant statiniams įtempiams (I tipo apkrova), į koncentracijos koeficientą neatsižvelgiama. Vienalyčių plienų (σ > 1300 MPa, taip pat kai jie veikia žemoje temperatūroje) koncentracijos koeficientas, esant įtempių koncentracijai, taip pat atsižvelgiama į apkrovas. aš formos (k > 1). Kaliojo plieno atveju, veikiant kintamoms apkrovoms ir esant įtempių koncentracijai, reikia atsižvelgti į šiuos įtempius.
Dėl ketaus daugeliu atvejų įtempių koncentracijos koeficientas apytiksliai imamas lygus visų tipų apkrovoms (I - III). Skaičiuojant stiprumą, kad būtų atsižvelgta į detalės matmenis, lentelėje pateiktus leistinus lietinių dalių įtempius reikia padauginti iš mastelio koeficiento, lygaus 1,4 ... 5.
Apytikslės empirinės nuovargio ribų priklausomybės apkrovos atvejais su simetriniu ciklu:
anglies plienui:
- lenkiant σ -1 \u003d (0,40 ÷ 0,46) σ in;
σ -1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- sukant, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1;
legiruoto plieno atveju:
- lenkiant σ -1 \u003d (0,45 ÷ 0,55) σ in;
- esant įtempimui ar suspaudimui, σ -1р = (0,70÷0,90)σ -1;
- sukant, τ -1 = (0,50÷0,65)σ -1;
plieno liejimui:
- lenkiant σ -1 \u003d (0,35 ÷ 0,45) σ in;
- esant įtempimui ar suspaudimui, σ -1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- sukant, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1.
Antifrikcinio ketaus mechaninės savybės ir leistini įtempiai:
- didžiausias stiprumas lenkiant 250 ÷ 300 MPa,
- leistini lenkimo įtempiai: 95 MPa I; 70 MPa - II: 45 MPa - III, kur I. II, III - apkrovų tipų žymėjimai, žr. lentelę. vienas.
Apytikslis leistinas spalvotųjų metalų įtempimas ir gniuždymas. MPa:
- 30...110 - variui;
- 60...130 - žalvaris;
- 50...110 - bronza;
- 25...70 - aliuminis;
- 70...140 - duraliuminis.
