Dozvoljeni naponi. stanje čvrstoće.
Vlačna čvrstoća i granica popuštanja, određene empirijski, su prosječne vrijednosti, tj. imaju odstupanja gore ili dolje, stoga se maksimalna naprezanja u proračunima čvrstoće uspoređuju ne s granom tečenja i čvrstoćom, već s nešto nižim naponima, koji se nazivaju dopuštenim naponima.
Plastični materijali podjednako dobro djeluju na napetost i kompresiju. Opasan stres za njih je granica popuštanja.
Dozvoljeni napon je označen sa [σ]:
gdje je n faktor sigurnosti; n>1. Krhki metali lošije rade na napetost, a bolje na kompresiju. Stoga je opasno naprezanje za njih vlačna čvrstoća σvr Dozvoljena naprezanja za krhke materijale određena su formulama: gdje je n faktor sigurnosti; n>1. Krhki metali lošije rade na napetost, a bolje na kompresiju. Stoga je opasno naprezanje za njih vlačna čvrstoća σvr Dozvoljena naprezanja za krhke materijale određena su formulama:
gdje je n faktor sigurnosti; n>1.
Krhki metali lošije djeluju na napetost, a bolje na kompresiju. Stoga je opasno naprezanje za njih vlačna čvrstoća σvr.
Dozvoljena naprezanja za krhke materijale određuju se formulama:
σvr - granična vlačna čvrstoća;
σvs - tlačna čvrstoća;
nr, ns - faktori sigurnosti za krajnju čvrstoću.
Stanje čvrstoće u aksijalnoj napetosti (kompresiji) za plastične materijale:
Uvjeti čvrstoće u aksijalnoj napetosti (kompresiji) za krhke materijale:
Nmax - maksimalna uzdužna sila, određena iz dijagrama; A je površina poprečnog presjeka grede.
Postoje tri vrste problema analize snage:
I vrsta zadataka - verifikacioni proračun ili stres test. Proizvodi se kada su dimenzije konstrukcije već poznate i zadate i potrebno je samo izvršiti ispitivanje čvrstoće. U ovom slučaju se koriste jednačine (4.11) ili (4.12).
II vrsta zadataka - projektni proračun. Izrađuje se kada je konstrukcija u fazi projektovanja i neke karakteristične dimenzije moraju biti dodeljene direktno iz stanja čvrstoće.
Za plastične materijale:
Za krhke materijale:
Gdje je A površina poprečnog presjeka grede. Od dvije dobivene vrijednosti površine biramo najveću.
III vrsta zadataka - određivanje dozvoljenog opterećenja [N]:
za plastične materijale:
za krhke materijale:
Od dvije vrijednosti dozvoljenog opterećenja biramo minimalno.
Tabela 2.4
Sl.2.22
Sl.2.18
Sl.2.17
Rice. 2.15
Za vlačna ispitivanja koriste se vlačne mašine koje omogućavaju snimanje dijagrama u koordinatama "opterećenje - apsolutno izduženje" tokom ispitivanja. Priroda dijagrama zatezanja ovisi o svojstvima materijala koji se ispituje i o brzini deformacije. Tipičan prikaz takvog dijagrama za meki čelik pod statičkim opterećenjem prikazan je na sl. 2.16.
Razmotrite karakteristične dijelove i točke ovog dijagrama, kao i odgovarajuće faze deformacije uzorka:
OA - Hookeov zakon je važeći;
AB - pojavile su se zaostale (plastične) deformacije;
BC - povećavaju se plastične deformacije;
SD je granica tečenja (rast deformacije se javlja pri konstantnom opterećenju);
DK - područje stvrdnjavanja (materijal ponovo stječe sposobnost povećanja otpornosti na daljnju deformaciju i opaža povećanje sile do određene granice);
Tačka K - ispitivanje je zaustavljeno i uzorak je istovaren;
KN - linija istovara;
NKL – linija za pretovar uzoraka (KL – dio za očvršćivanje);
LM je presjek pada opterećenja, u ovom trenutku na uzorku se pojavljuje tzv. vrat - lokalno suženje;
Tačka M - prekid uzorka;
Nakon rupture, uzorak ima oblik približno prikazan na slici 2.17. Fragmenti se mogu presavijati i izmeriti dužina nakon testa ℓ 1 i prečnik vrata d 1.
Kao rezultat obrade vlačnog dijagrama i mjerenja uzorka dobijamo niz mehaničkih karakteristika koje se mogu podijeliti u dvije grupe - karakteristike čvrstoće i karakteristike plastičnosti.
Karakteristike čvrstoće
Granica proporcionalnosti:
Najveći stres do kojeg vrijedi Hookeov zakon.
Granica tečenja:
Najmanji napon pri kojem dolazi do deformacije uzorka uz konstantnu vlačnu silu.
Vlačna čvrstoća (zatezna čvrstoća):
Najveći napon zabilježen tokom testa.
Tenzija na pauzi:
Ovako određeno naprezanje kidanja je vrlo uvjetno i ne može se koristiti kao karakteristika mehaničkih svojstava čelika. Konvencija je da se ona dobije dijeljenjem sile u trenutku loma s početnom površinom poprečnog presjeka uzorka, a ne njegovom stvarnom površinom pri pucanju, koja je mnogo manja od početne zbog formiranja od vrata.
Karakteristike plastičnosti
Podsjetimo da je plastičnost sposobnost materijala da se deformira bez loma. Karakteristike plastičnosti su deformacije, stoga se određuju prema podacima mjerenja uzorka nakon uništenja:
∆ℓ os \u003d ℓ 1 - ℓ 0 - zaostalo izduženje,
je područje vrata.
Relativno izduženje nakon rupture:
. (2.25)
Ova karakteristika ne zavisi samo od materijala, već i od odnosa dimenzija uzorka. Zato standardni uzorci imaju fiksni omjer ℓ 0 = 5d 0 ili ℓ 0 = 10d 0 i vrijednost δ je uvijek data sa indeksom - δ 5 ili δ 10, a δ 5 > δ 10.
Relativna kontrakcija nakon pauze:
. (2.26)
Specifičan rad deformacije:
gdje je A rad utrošen na uništavanje uzorka; nalazi se kao površina ograničena dijagramom rastezanja i osom apscise (područje slike OABCDKLMR). Specifičan rad deformacije karakterizira sposobnost materijala da se odupre šok akcija opterećenja.
Od svih mehaničkih karakteristika dobivenih tijekom ispitivanja, glavne karakteristike čvrstoće su granica popuštanja σ t i granična čvrstoća σ pch, a glavne karakteristike plastičnosti su relativno istezanje δ i relativno suženje ψ nakon loma.
Istovar i pretovar
Pri opisu dijagrama napetosti naznačeno je da je u tački K ispitivanje zaustavljeno i uzorak je rasterećen. Proces istovara opisan je pravom linijom KN (slika 2.16), paralelnom s ravnim presjekom OA dijagrama. To znači da izduženje uzorka ∆ℓ′ P, dobijeno prije početka istovara, ne nestaje u potpunosti. Nedostajući dio elongacije na dijagramu je predstavljen segmentom NQ, preostali dio je predstavljen segmentom ON. Dakle, ukupno istezanje uzorka iznad granice elastičnosti sastoji se od dva dijela - elastičnog i rezidualnog (plastičnog):
∆ℓ′ P = ∆ℓ′ gore + ∆ℓ′ os.
Ovo će se nastaviti sve dok se uzorak ne pokvari. Nakon rupture, elastična komponenta ukupnog istezanja (segment ∆ℓ yn) nestaje. Preostalo izduženje je predstavljeno segmentom ∆ℓ OS. Međutim, ako se opterećenje zaustavi i uzorak se rastereti unutar OB sekcije, tada će proces rasterećenja biti prikazan linijom koja se poklapa sa linijom opterećenja - deformacija je čisto elastična.
Pri ponovljenom utovaru uzorka dužine ℓ 0 + ∆ℓ′ os, linija opterećenja se praktično poklapa sa linijom za istovar NK. Granica proporcionalnosti se povećala i postala jednaka naponu s kojeg je izvršeno rasterećenje. Dalje, prava linija NK prelazi u krivu KL bez platoa prinosa. Ispostavilo se da je dio dijagrama koji se nalazi lijevo od NK linije odsječen, tj. ishodište koordinata se pomerilo u tačku N. Dakle, kao rezultat rastezanja iznad granice popuštanja, uzorak je promenio svoja mehanička svojstva:
jedan). granica proporcionalnosti je povećana;
2). platforma fluidnosti je nestala;
3). smanjilo se relativno izduženje nakon rupture.
Ova promjena svojstava se zove težak posao.
Stvrdnjavanje povećava elastična svojstva i smanjuje duktilnost. U nekim slučajevima (na primjer, kada mašinska obrada) stvrdnjavanje je nepoželjno i otklanja se termičkom obradom. U drugim slučajevima, stvara se umjetno kako bi se poboljšala elastičnost dijelova ili konstrukcija (tretman udarcem opruga ili izvlačenje kablova mašina za dizanje).
Dijagrami naprezanja
Da bi se dobio dijagram koji karakterizira mehanička svojstva materijala, primarni dijagram zatezanja u P - ∆ℓ koordinatama se ponovo gradi u σ - ε koordinatama. Budući da se ordinate σ = P / F i apscisa σ = ∆ℓ / ℓ dobiju dijeljenjem konstantama, dijagram ima isti oblik kao i originalni (slika 2.18, a).
Iz dijagrama σ – ε jasno je da
one. modul normalne elastičnosti jednak je tangenti ugla nagiba pravolinijskog presjeka dijagrama prema osi apscise.
Pogodno je odrediti takozvanu uslovnu granicu tečenja iz dijagrama naprezanja. Činjenica je da većina konstrukcijskih materijala nema tačku tečenja - ravna linija se glatko pretvara u krivulju. U ovom slučaju, naprezanje pri kojem je relativno trajno istezanje jednako 0,2% uzima se kao vrijednost granice popuštanja (uslovno). Na sl. 2.18, b pokazuje kako se određuje vrijednost uvjetne granice popuštanja σ 0,2. Granica tečenja σ t, određena u prisustvu platforme tečenja, često se naziva fizički.
Silazni dio dijagrama je uvjetovan, jer je stvarna površina poprečnog presjeka uzorka nakon formiranja vrata mnogo manja od početne površine, prema kojoj se određuju koordinate dijagrama. Pravi napon možete dobiti ako se veličina sile u svakom trenutku P t podijeli sa stvarnom površinom poprečnog presjeka u isto vrijeme F t:
Na sl. 2.18, a, ovi naponi odgovaraju isprekidanoj liniji. Do krajnje snage, S i σ se praktično poklapaju. U trenutku loma pravi napon značajno premašuje i vlačnu čvrstoću σ pch, a još više napon u trenutku loma σ r. Područje vrata F 1 izražavamo kroz ψ i nalazimo S p.
Þ Þ 
.
Za duktilni čelik ψ = 50 - 65%. Ako uzmemo ψ = 50% = 0,5, onda dobijamo S p = 2σ p, tj. pravi stres je najveći u trenutku rupture, što je sasvim logično.
2.6.2. Test kompresije razni materijali
Test kompresije daje manje informacija o svojstvima materijala od testa zatezanja. Međutim, apsolutno je neophodno karakterizirati mehanička svojstva materijala. Izvodi se na uzorcima u obliku cilindara, čija visina nije veća od 1,5 prečnika, ili na uzorcima u obliku kocke.
Razmotrite dijagrame kompresije čelika i lijevanog željeza. Radi jasnoće, prikazaćemo ih na jednoj slici sa dijagramima napetosti ovih materijala (slika 2.19). U prvoj četvrtini - dijagrami napetosti, au trećoj - kompresije.
Na početku opterećenja, dijagram kompresije čelika je nagnuta ravna linija s istim nagibom kao i kod zatezanja. Zatim dijagram prelazi u područje prinosa (plato prinosa nije tako izražen kao kod napetosti). Nadalje, kriva se lagano savija i ne lomi, jer čelični uzorak nije uništen, već samo spljošten. Modul elastičnosti čelika E na pritisak i zatezanje je isti. Granica tečenja σ t + = σ t - je također ista. Čvrstoća na pritisak se ne može postići, kao što je nemoguće dobiti karakteristike plastičnosti.
Dijagrami zatezanja i kompresije lijevanog željeza slični su po obliku: krivuljaju se od samog početka i prekidaju se kada se postigne maksimalno opterećenje. Međutim, liveno gvožđe radi bolje na kompresiju nego na napetost (σ pc - = 5 σ pc +). Krajnja snaga σpch je jedina mehanička karakteristika liveno gvožđe dobijeno ispitivanjem kompresije.
Trenje koje se javlja tokom ispitivanja između ploča mašine i krajeva uzorka ima značajan uticaj na rezultate ispitivanja i na prirodu razaranja. Cilindrični čelični uzorak poprima oblik bačve (sl. 2.20, a), pojavljuju se pukotine u kocki od lijevanog željeza pod kutom od 45 0 u odnosu na smjer opterećenja. Ako se utjecaj trenja isključi premazivanjem krajeva uzorka parafinom, pojavit će se pukotine u smjeru opterećenja i najveća sila će biti manja (sl. 2.20, b i c). Većina krhkih materijala (beton, kamen) kolabiraju pod pritiskom na isti način kao i liveno željezo i imaju sličan obrazac kompresije.
Interesantno je ispitati drvo - anizotropno, tj. imaju različitu čvrstoću ovisno o smjeru sile u odnosu na smjer vlakana, materijala. Plastika ojačana staklom koja se sve više koristi također je anizotropna. Kada se sabije duž vlakana, drvo je mnogo jače nego kada se sabije po vlaknima (krive 1 i 2 na slici 2.21). Kriva 1 je slična krivuljama kompresije krhkih materijala. Do uništenja dolazi zbog pomaka jednog dijela kocke u odnosu na drugi (slika 2.20, d). Kada se sabije preko vlakana, drvo se ne urušava, već se pritiska (slika 2.20, e).
Prilikom ispitivanja čeličnog uzorka na zatezanje, uočena je promjena mehaničkih svojstava kao rezultat izvlačenja do pojave uočljivih zaostalih deformacija – otvrdnjavanja. Pogledajmo kako se uzorak ponaša nakon stvrdnjavanja tokom testa kompresije. Slika 2.19 prikazuje dijagram kao isprekidanu liniju. Kompresija prati krivulju NC 2 L 2 , koja se nalazi iznad dijagrama kompresije uzorka koji nije podvrgnut otvrdnjavanju OC 1 L 1 , i gotovo paralelno s potonjem. Nakon stvrdnjavanja zatezanjem, granice proporcionalnosti i fluidnosti pod pritiskom se smanjuju. Ovaj fenomen se zove Baušingerov efekat, po naučniku koji ga je prvi opisao.
2.6.3. Određivanje tvrdoće
Vrlo uobičajeno mehaničko i tehnološko ispitivanje je određivanje tvrdoće. To je zbog brzine i jednostavnosti ovakvih ispitivanja i vrijednosti dobijenih informacija: tvrdoća karakterizira stanje površine dijela prije i nakon tehnološke obrade (otvrdnjavanje, nitriranje, itd.), može se koristiti za posrednu procjenu veličina zatezne čvrstoće.
tvrdoća materijala nazvana sposobnost odupiranja mehaničkom prodoru u njega drugog, čvršćeg tijela. Vrijednosti koje karakteriziraju tvrdoću nazivaju se brojevi tvrdoće. Određeni različitim metodama, različiti su po veličini i dimenzijama i uvijek su praćeni naznakom načina njihovog određivanja.
Najčešća metoda je prema Brinellu. Ispitivanje se sastoji od pritiskanja kaljene čelične kuglice prečnika D u uzorak (slika 2.22, a). Lopta se neko vrijeme drži pod opterećenjem P, zbog čega na površini ostaje otisak (rupa) prečnika d. Odnos opterećenja u kN i površine otiska u cm 2 naziva se Brinellov broj tvrdoće
. (2.30)
Za određivanje Brinellove tvrdoće koriste se posebni uređaji za ispitivanje, promjer udubljenja se mjeri prijenosnim mikroskopom. Obično se HB ne izračunava prema formuli (2.30), već se nalazi iz tabela.
Koristeći broj tvrdoće HB, moguće je dobiti približnu vrijednost vlačne čvrstoće nekih metala bez uništavanja uzorka, jer postoji linearna veza između σ st i HB: σ st = k ∙ HB (za blagi čelik k = 0,36, za čelik visoke čvrstoće k = 0,33, za liveno gvožđe k = 0,15, za legure aluminijuma k = 0,38, za titanijum legure k = 0,3).
Vrlo zgodna i rasprostranjena metoda za određivanje tvrdoće prema Rockwellu. Ova metoda koristi dijamantski konus od 120 stupnjeva radijusa 0,2 mm ili čeličnu kuglu promjera 1/16 inča (1,5875 mm) kao indentor utisnut u uzorak. Test se odvija prema šemi prikazanoj na sl. 2.22b. Prvo se konus utiskuje sa prednaprezanjem P 0 = 100 H, koje se ne uklanja do kraja ispitivanja. Sa ovim opterećenjem, konus uranja na dubinu h 0 . Tada se na konus primjenjuje puno opterećenje P = P 0 + P 1 (dvije opcije: A - P 1 = 500 H i C - P 1 = 1400 H), dok se dubina udubljenja povećava. Nakon uklanjanja glavnog opterećenja P 1 ostaje dubina h 1 . Dubina otiska dobivena zbog glavnog opterećenja P 1, jednaka h = h 1 - h 0, karakterizira Rockwellovu tvrdoću. Broj tvrdoće je određen formulom
, (2.31)
gdje je 0,002 vrijednost podjele skale indikatora tvrdoće.
Postoje i druge metode za određivanje tvrdoće (prema Vickersu, prema Shoreu, mikrotvrdoća), koje se ovdje ne razmatraju.
Online kalkulator određuje izračunato dozvoljeni naponi σ ovisno o projektnoj temperaturi za različite vrste materijala sljedećih tipova: ugljični čelik, krom čelik, austenitni čelik, austenitno-feritni čelik, aluminij i njegove legure, bakar i njegove legure, titan i njegove legure prema GOST-52857.1-2007 .
Pomoć za razvoj projekta sajta
Poštovani posjetitelju stranice.
Ako niste uspjeli pronaći ono što ste tražili - svakako napišite o tome u komentarima, šta sada nedostaje stranici. To će nam pomoći da shvatimo u kojem smjeru trebamo dalje, a drugi posjetitelji će uskoro moći dobiti potreban materijal.
Ako vam se stranica pokaže korisnom, donirajte je projektu samo 2 ₽ i znaćemo da se krećemo u pravom smeru.
Hvala vam što niste prošli!
I. Metoda obračuna:
Dozvoljena naprezanja određena su prema GOST-52857.1-2007.
za ugljične i niskolegirane čelike
St3, 09G2S, 16GS, 20, 20K, 10, 10G2, 09G2, 17GS, 17G1S, 10G2S1:- Pri projektnim temperaturama ispod 20°C pretpostavlja se da su dozvoljena naprezanja ista kao i pri 20°C, uz dopuštenu upotrebu materijala na datoj temperaturi.
- Za čelik razreda 20 na R e / 20
- Za čelik 10G2 pri R p0,2 / 20
- Za čelik razreda 09G2S, 16GS, klase čvrstoće 265 i 296 prema GOST 19281, dozvoljena naprezanja, bez obzira na debljinu lima, određuju se za debljinu preko 32 mm.
- Dozvoljeni naponi koji se nalaze ispod horizontalne linije važe sa resursom od najviše 10 5 sati Za procenjeni radni vek do 2 * 10 5 sati, dozvoljeni napon koji se nalazi ispod horizontalne linije množi se sa koeficijentom: za ugljenik čelik za 0,8; za mangan čelik za 0,85 na temperaturi< 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.
za hromirane čelike otporne na toplinu
12XM, 12MX, 15XM, 15X5M, 15X5M-Y:- Pri projektnim temperaturama ispod 20 °C pretpostavlja se da su dozvoljena naprezanja ista kao i pri 20 °C, uz dopuštenu upotrebu materijala na datoj temperaturi.
- Za srednje projektovane temperature zida, dopušteno naprezanje se određuje linearnom interpolacijom sa rezultatima zaokruženim na 0,5 MPa prema nižoj vrijednosti.
- Dozvoljeni naponi koji se nalaze ispod horizontalne linije važe sa resursom od 10 5 sati Za procenjeni radni vek do 2 * 10 5 sati, dozvoljeni naponi koji se nalaze ispod horizontalne linije množi se sa faktorom 0,85.
za austenitne čelike otporne na toplinu, otpornost na toplinu i koroziju
03X21H21M4GB, 03X18H11, 03X17H14M3 , 08X18H10T, 08X18H12T, 08X17H13M2T, 08X17H15M3T, 12X18H10T, 12X18H10T, 12X12H10T, 12H12H12- Za srednje projektovane temperature zida, dozvoljeni napon se određuje interpolacijom dvije najbliže vrijednosti navedene u tabeli, pri čemu su rezultati zaokruženi na 0,5 MPa prema nižoj vrijednosti.
- Za otkovke od čelika razreda 12X18H10T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, dozvoljena naprezanja na temperaturama do 550 °C množe se sa 0,83.
- Za dugačke proizvode izrađene od čelika razreda 12X18H10T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, dozvoljena naprezanja na temperaturama do 550 ° C množe se omjerom (R * p0,2 / 20) / 240.
(R* p0,2/20 - granica popuštanja materijala dugih proizvoda određena je prema GOST 5949). - Za otkovke i dugačke proizvode od čelika razreda 08X18H10T, dozvoljena naprezanja na temperaturama do 550 °C množe se sa 0,95.
- Za otkovke izrađene od čelika razreda 03X17H14M3, dozvoljeni naponi se množe sa 0,9.
- Za otkovke od čelika razreda 03X18H11, dozvoljeni naponi se množe sa 0,9; za dugačke proizvode od čelika razreda 03X18H11, dozvoljena naprezanja se množe sa 0,8.
- Za cijevi izrađene od čelika 03X21N21M4GB (ZI-35), dozvoljena naprezanja se množe sa 0,88.
- Za otkovke izrađene od čelika razreda 03Kh21N21M4GB (ZI-35), dozvoljena naprezanja se množe omjerom (R * p0,2 / 20) / 250.
(R* p0,2/20 je granica popuštanja materijala za kovanje, određena prema GOST 25054). - Dozvoljena naprezanja koja se nalaze ispod horizontalne linije vrijede za resurs ne duži od 10 5 sati.
Za procijenjeni vijek trajanja do 2 * 10 5 sati, dozvoljeni napon koji se nalazi ispod horizontalne linije se množi s faktorom 0,9 na temperaturi< 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.
za austenitne i austenitno-feritne čelike otporne na toplinu, otporne na toplinu i koroziju
08Kh18G8N2T (KO-3), 07Kh13AG20(ChS-46), 02Kh8N22S6(EP-794), 15Kh18N12S4TYu (EI-654), 06KhN28MDT, 03KhN28MDT2, 03KhN28MDT2, 03KhN28MDT2, 03KhN28MDT2, 03KhN28MDT26,- Pri projektnim temperaturama ispod 20 °C pretpostavlja se da su dozvoljena naprezanja ista kao i pri 20 °C, uz dopuštenu upotrebu materijala na datoj temperaturi.
- Za srednje projektovane temperature zida, dozvoljeno naprezanje se određuje interpolacijom dvije najbliže vrijednosti date u ovoj tabeli, zaokružene na 0,5 MPa prema nižoj vrijednosti.
za aluminijum i njegove legure
A85M, A8M, ADM, AD0M, AD1M, AMtsSM, AM-2M, AM-3M, AM-5M, AM-6M:- Dati su dopušteni naponi za aluminij i njegove legure u žarenom stanju.
- Dozvoljeni naponi su dati za debljinu limova i ploča aluminijumskih razreda A85M, A8M ne više od 30 mm, ostalih razreda - ne više od 60 mm.
za bakar i njegove legure
M2, M3, M3r, L63, LS59-1, LO62-1, LZhMts 59-1-1:- Dati su dopušteni naponi za bakar i njegove legure u žarenom stanju.
- Dozvoljeni naponi su dati za debljine lima od 3 do 10 mm.
- Za srednje vrijednosti projektnih temperatura zida, dozvoljeni naponi se određuju linearnom interpolacijom sa rezultatima zaokruženim na 0,1 MPa prema nižoj vrijednosti.
za titanijum i njegove legure
VT1-0, OT4-0, AT3, VT1-00:- Pri projektnim temperaturama ispod 20 °C pretpostavlja se da su dozvoljeni naponi isti kao i pri 20 °C, pod uvjetom da se materijal može koristiti na datoj temperaturi.
- Za otkovke i šipke, dozvoljena naprezanja se množe sa 0,8.
II. Definicije i oznake:
Re/20 - minimalna vrijednost granica popuštanja na 20 °C, MPa; R p0,2 / 20 - minimalna vrijednost uvjetne granice popuštanja pri zaostalom izduženju od 0,2% na temperaturi od 20 ° C, MPa. dozvoljeno
naprezanje - najveća naprezanja koja se mogu tolerisati u konstrukciji, pod uslovom da radi sigurno, pouzdano i izdržljivo. Vrijednost dopuštenog naprezanja se postavlja dijeljenjem vlačne čvrstoće, granice popuštanja itd. vrijednošću većom od jedan, koja se naziva faktor sigurnosti. procijenjeno
temperatura - temperatura zida opreme ili cjevovoda, jednaka maksimalnoj aritmetičkoj sredini temperatura na njegovoj vanjskoj i unutrašnjoj površini u jednom dijelu u normalnim radnim uvjetima (za dijelove posuda nuklearnih reaktora, projektna temperatura se utvrđuje uzimajući u obzir interno oslobađanje toplote računati kao prosečnu integralnu vrednost raspodele temperature po debljini zida školjke (PNAE G-7-002-86, tačka 2.2; PNAE G-7-008-89, dodatak 1).
Projektna temperatura
- , tačka 5.1. Za određivanje se koristi projektovana temperatura fizičke i mehaničke karakteristike materijala i dozvoljenih napona, kao i u proračunu čvrstoće, uzimajući u obzir temperaturne efekte.
- , tačka 5.2. Projektna temperatura se utvrđuje na osnovu termotehničkih proračuna ili rezultata ispitivanja, odnosno radnog iskustva sličnih plovila.
- Najviša temperatura zida uzima se kao projektna temperatura zida posude ili uređaja. Pri temperaturama ispod 20 °C, temperatura od 20 °C uzima se kao projektna temperatura pri određivanju dopuštenih naprezanja.
- , tačka 5.3. Ako nije moguće izvršiti termičke proračune ili mjerenja i ako tokom rada temperatura zida poraste na temperaturu medija u kontaktu sa zidom, tada se kao najviša temperatura medija treba uzeti projektna temperatura, ali ne niža. od 20 °C.
- Kada se grije otvorenim plamenom, ispušnim plinovima ili električnim grijačima, pretpostavlja se da je projektna temperatura jednaka temperaturi okoline povećanoj za 20 °C za zatvoreno grijanje i za 50 °C za direktno grijanje, osim ako nisu dostupni precizniji podaci.
- , tačka 5.4. Ako posuda ili uređaj rade pod nekoliko različitih uvjeta opterećenja ili rade različiti elementi aparata različitim uslovima, za svaki način rada možete odrediti vlastitu projektnu temperaturu (GOST-52857.1-2007, klauzula 5).
III. Bilješka:
Blok izvornih podataka je označen žuta , blok srednjih proračuna je označen plavom bojom, blok rješenja označen zelenom bojom.
Za procjenu čvrstoće konstrukcijskih elemenata uvode se pojmovi radnih (projektnih) naprezanja, graničnih napona, dopuštenih napona i sigurnosnih granica. Oni se izračunavaju prema zavisnostima prikazanim u paragrafima 4.2, 4.3.
Radni (izračunati) naponi I karakteriziraju naponsko stanje konstrukcijskih elemenata pod djelovanjem pogonskog opterećenja.
Granična naprezanja lim I lim karakteriziraju mehanička svojstva materijala i opasni su za konstrukcijski element u smislu njegove čvrstoće.
Dozvoljena naprezanja [ ] I [ ] su bezbedni i obezbeđuju čvrstoću konstruktivnog elementa u ovim uslovima rada.
Margina sigurnosti n utvrđuje omjer graničnih i dopuštenih napona, uzimajući u obzir negativan utjecaj na čvrstoću različitih neuračunatih faktora.
Za siguran rad dijelova mehanizma potrebno je da maksimalna naprezanja koja nastaju u opterećenim dijelovima ne prelaze vrijednost dozvoljenu za dati materijal:
; 
,
gdje 
I 
- najveća naprezanja (normalna i tangencijalna ) u opasnom presjeku; 
I 
su dozvoljene vrijednosti ovih napona.
Sa kompleksnim otporom određuju se ekvivalentni naponi 
u opasnom delu. Stanje snage ima oblik
.
Dozvoljena naprezanja određuju se ovisno o graničnim naponima
lim I
lim dobijeno tokom ispitivanja materijala: pod statičkim opterećenjima - vlačna čvrstoća 
I τ
IN za lomljive materijale, granica popuštanja 
I τ
T za plastične materijale; pod cikličnim opterećenjima - granica izdržljivosti 
I τ
r :
; 
.
faktor sigurnosti 
se imenuju na osnovu iskustva u projektovanju i radu sličnih objekata.
Za dijelove strojeva i mehanizama koji rade pod cikličkim opterećenjem i imaju ograničen vijek trajanja, proračun dopuštenih naprezanja vrši se prema sljedećim ovisnostima:
; 
,
gdje 
- koeficijent izdržljivosti, uzimajući u obzir navedeni vijek trajanja.
Izračunajte koeficijent trajnosti prema zavisnosti
,
gdje 
– osnovni broj ciklusa ispitivanja za dati materijal i vrstu deformacije; 
- broj ciklusa punjenja dijela koji odgovara navedenom vijeku trajanja; m
- indikator stepena krive izdržljivosti.
Prilikom projektovanja konstrukcijskih elemenata koriste se dvije metode proračuna čvrstoće:
proračun za dozvoljene napone za određivanje glavnih dimenzija konstrukcije;
verifikacioni proračun za procenu performansi postojeće strukture.
5.5. Primjeri proračuna
5.5.1. Proračun stepenastih šipki za statičku čvrstoću
R
= 160 MPa i 
= 100 MPa.
Za svaku od predstavljenih shema određujemo:
1. Vrsta deformacije:
cx. 1 - istezanje; cx. 2 - torzija; cx. 3 - čista krivina.
2. Unutrašnji faktor sile:
cx. 1 - normalna sila
N = 2F = 2800 = 1600 H;
cx. 2 – obrtni moment M X = T = 2Fh = 280010 = 16000 N mm;
cx. 3 – moment savijanja M = 2Fh = 280010 = 16000 N mm.
3. Vrsta napona i njihova veličina u presjecima A i B:
cx. 1 - normalno 
:
MPa;
MPa;
cx. 2 - tangente 
:
MPa;
MPa;
cx. 3 - normalno 
:
MPa;
MPa.
4. Koji od dijagrama naprezanja odgovara svakoj shemi opterećenja:
cx. 1 - ep. 3; cx. 2 - ep. 2; cx. 3 - ep. jedan.
5. Ispunjenost uslova čvrstoće:
cx. 1 – ispunjen je uslov: 
MPa 
MPa;
cx. 2 - nije ispunjen uslov: 
MPa 
MPa;
cx. 3 - nije ispunjen uslov: 
MPa 
MPa.
6. Minimalni dozvoljeni prečnik koji obezbeđuje ispunjenje uslova čvrstoće:
cx. 2: 
mm;
cx. 3: 
mm.
7. Maksimalna dozvoljena silaFod stanja čvrstoće:
cx. 2: 
H;
cx. 3: 
N.
Za određivanje dopuštenih napona u mašinstvu koriste se sljedeće osnovne metode.
1. Diferencirana margina sigurnosti nalazi se kao proizvod većeg broja parcijalnih koeficijenata koji uzimaju u obzir pouzdanost materijala, stepen odgovornosti dijela, tačnost proračunskih formula i djelujuće sile i druge faktore koji odrediti uslove rada delova.
2. Tabelarno - dozvoljeni naponi se uzimaju prema standardima sistematizovanim u obliku tabela
(tabela 1 - 7). Ova metoda je manje precizna, ali je najjednostavnija i najpogodnija za praktičnu upotrebu u projektiranju i verifikacijskim proračunima čvrstoće.
U radu projektantskih biroa i u proračunu mašinskih dijelova, diferencirani i tabelarne metode, kao i njihova kombinacija. U tabeli. Na slikama 4 - 6 prikazana su dopuštena naprezanja za nestandardne livene dijelove za koje nisu razvijene posebne proračunske metode i njima odgovarajuća dopuštena naprezanja. Tipične dijelove (na primjer, zupčanici i pužni kotači, remenice) treba izračunati prema metodama datim u relevantnom dijelu priručnika ili posebne literature.
Navedeni dozvoljeni naponi su namijenjeni za približne proračune samo za glavna opterećenja. Za preciznije proračune, uzimajući u obzir dodatna opterećenja (na primjer, dinamička), vrijednosti tablice treba povećati za 20 - 30%.
Dozvoljeni naponi su dati bez uzimanja u obzir koncentracije naprezanja i dimenzija dijela, izračunati za uzorke glatkog poliranog čelika promjera 6-12 mm i za neobrađene okrugle odljevke od lijevanog željeza promjera 30 mm. Prilikom određivanja najvećih napona u proračunskom dijelu, neophodno je nazivni naponiσ nom i τ nom pomnožiti sa koeficijentom koncentracije k σ ili k τ :
1. Dozvoljena naprezanja*
za ugljične čelike običnog kvaliteta u toplo valjanom stanju
| Brand postati | Dozvoljeni naponi**, MPa | |||||||||||||
| u napetosti [σ p ] | u savijanju [σ od ] | sa torzijom [τ kr ] | pri smicanju [τ cf ] | pod kolapsom [σ cm] | ||||||||||
| I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | 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 |
* Gorsky A.I., Ivanov-Emin E.B., Karenovsky A.I. Određivanje dopuštenih napona u proračunima čvrstoće. NIImash, M., 1974.
** Rimski brojevi označavaju vrstu opterećenja: I - statičko; II - varijabla koja radi od nule do maksimuma, od maksimuma do nule (pulsirajuća); III - naizmjenični (simetrični).
2. Mehanička svojstva i dopuštena naprezanja
kvalitetni ugljični konstrukcijski čelici
3. Mehanička svojstva i dopuštena naprezanja
legirani konstrukcioni čelici
4. Mehanička svojstva i dopuštena naprezanja
za odljevke od ugljičnih i legiranih čelika
5. Mehanička svojstva i dopuštena naprezanja
za odlivke od sivog gvožđa
6. Mehanička svojstva i dopuštena naprezanja
za odljevke od nodularnog gvožđa
7. Dozvoljena naprezanja za plastične dijelove
Za duktilni (nekaljeni) čelici kod statičkih naprezanja (I vrsta opterećenja), faktor koncentracije se ne uzima u obzir. Za homogene čelike (σ in > 1300 MPa, kao i u slučaju njihovog rada na niskim temperaturama), faktor koncentracije se, u prisustvu koncentracije naprezanja, također uzima u obzir pod opterećenjem. I oblika (k > 1). Za duktilne čelike pod djelovanjem promjenjivih opterećenja i uz prisutnost koncentracije naprezanja, ova naprezanja se moraju uzeti u obzir.
Za liveno gvožde u većini slučajeva faktor koncentracije naprezanja se približno uzima jednakim jedinici za sve vrste opterećenja (I - III). Prilikom izračunavanja čvrstoće kako bi se uzele u obzir dimenzije dijela, data tabelarna dozvoljena naprezanja za livene dijelove treba pomnožiti faktorom skale jednakim 1,4 ... 5.
Približne empirijske zavisnosti granica zamora za slučajeve opterećenja sa simetričnim ciklusom:
za ugljične čelike:
- pri savijanju σ -1 \u003d (0,40 ÷ 0,46) σ u;
σ -1r = (0,65÷0,75)σ -1;
- prilikom uvijanja, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1;
za legirane čelike:
- pri savijanju σ -1 \u003d (0,45 ÷ 0,55) σ u;
- u napetosti ili kompresiji, σ -1r = (0,70÷0,90)σ -1;
- prilikom uvijanja, τ -1 = (0,50÷0,65)σ -1;
za livenje čelika:
- pri savijanju σ -1 \u003d (0,35 ÷ 0,45) σ u;
- u napetosti ili kompresiji, σ -1r = (0,65÷0,75)σ -1;
- prilikom uvijanja, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1.
Mehanička svojstva i dopuštena naprezanja antifrikcionog lijevanog željeza:
- krajnja čvrstoća na savijanje 250 ÷ 300 MPa,
- dozvoljena naprezanja savijanja: 95 MPa za I; 70 MPa - II: 45 MPa - III, pri čemu I. II, III - oznake tipova opterećenja, vidi tabelu. jedan.
Približna dozvoljena naprezanja za obojene metale pri zatezanju i kompresiji. MPa:
- 30...110 - za bakar;
- 60...130 - mesing;
- 50...110 - bronza;
- 25...70 - aluminijum;
- 70...140 - duralumin.
