การคำนวณความเค้นที่อนุญาตสำหรับเหล็ก ปัจจัยด้านความปลอดภัย แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต

แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต (อนุญาต)- นี่คือค่าความเครียดที่ถือว่ายอมรับได้อย่างมากเมื่อคำนวณขนาดหน้าตัดขององค์ประกอบที่ออกแบบมาสำหรับโหลดที่กำหนด เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับแรงดึง แรงอัด และแรงเฉือนที่อนุญาตได้ ความเค้นที่อนุญาตนั้นถูกกำหนดโดยหน่วยงานผู้มีอำนาจ (เช่นแผนกสะพานของแผนกรถไฟ) หรือเลือกโดยนักออกแบบที่ตระหนักดีถึงคุณสมบัติของวัสดุและเงื่อนไขการใช้งาน ความเค้นที่อนุญาตจะจำกัดแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงสุดของโครงสร้าง

เมื่อออกแบบโครงสร้าง เป้าหมายคือการสร้างโครงสร้างที่แม้จะเชื่อถือได้ แต่ก็เบาและประหยัดมากในขณะเดียวกัน ความน่าเชื่อถือนั้นมั่นใจได้จากความจริงที่ว่าแต่ละองค์ประกอบจะได้รับขนาดที่ความเครียดในการทำงานสูงสุดในนั้นจะน้อยกว่าความเครียดที่ทำให้สูญเสียความแข็งแกร่งขององค์ประกอบนี้ในระดับหนึ่ง การสูญเสียความแข็งแกร่งไม่จำเป็นต้องหมายถึงการทำลายล้าง เครื่องจักรหรือโครงสร้างอาคารถือว่าล้มเหลวเมื่อไม่สามารถทำงานได้อย่างน่าพอใจ ตามกฎแล้วชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุพลาสติกจะสูญเสียความแข็งแรงเมื่อความเค้นในนั้นถึงจุดครากเนื่องจากชิ้นส่วนมีการเปลี่ยนรูปมากเกินไปเครื่องจักรหรือโครงสร้างจึงไม่บรรลุวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ หากชิ้นส่วนทำจากวัสดุที่เปราะก็แทบจะไม่เปลี่ยนรูปและการสูญเสียความแข็งแรงก็เกิดขึ้นพร้อมกับการทำลายล้าง

ขอบของความปลอดภัยความแตกต่างระหว่างความเค้นที่วัสดุสูญเสียความแข็งแรงและความเค้นที่อนุญาตคือ "ระยะขอบของความปลอดภัย" ที่ต้องจัดเตรียมไว้ โดยคำนึงถึงความเป็นไปได้ของการโอเวอร์โหลดโดยไม่ตั้งใจ ความไม่ถูกต้องในการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการลดความซับซ้อนของสมมติฐานและเงื่อนไขที่ไม่แน่นอน การมีอยู่ของ ข้อบกพร่องที่ตรวจไม่พบ (หรือตรวจไม่พบ) ในวัสดุและความแข็งแรงลดลงตามมาเนื่องจากการกัดกร่อนของโลหะ ไม้เน่าเปื่อย ฯลฯ

ปัจจัยด้านความปลอดภัย.ปัจจัยด้านความปลอดภัยขององค์ประกอบโครงสร้างใดๆ เท่ากับอัตราส่วนของน้ำหนักบรรทุกสูงสุด ส่งผลให้สูญเสียความแข็งแรงขององค์ประกอบต่อน้ำหนักที่ทำให้เกิดความเค้นที่อนุญาต ในกรณีนี้การสูญเสียความแข็งแรงไม่เพียงหมายถึงการทำลายองค์ประกอบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปรากฏตัวของการเสียรูปที่เหลืออยู่ด้วย ดังนั้น สำหรับองค์ประกอบโครงสร้างที่ทำจากวัสดุพลาสติก ความเค้นสูงสุดคือความแข็งแรงของคราก ในกรณีส่วนใหญ่ ความเค้นในการปฏิบัติงานในองค์ประกอบโครงสร้างจะเป็นสัดส่วนกับน้ำหนักบรรทุก ดังนั้นปัจจัยด้านความปลอดภัยจึงถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของความแข็งแรงสูงสุดต่อความเค้นที่อนุญาต (ปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความแข็งแรงสูงสุด) ดังนั้น หากความต้านทานแรงดึงของเหล็กโครงสร้างคือ 540 MPa และความเค้นที่อนุญาตคือ 180 MPa ดังนั้นปัจจัยด้านความปลอดภัยคือ 3

แรงดันไฟฟ้าสูงสุดพวกเขาพิจารณาถึงความเครียดที่เกิดสภาวะที่เป็นอันตรายในวัสดุ (การแตกหักหรือการเสียรูปที่เป็นอันตราย)

สำหรับ พลาสติกวัสดุที่พิจารณาถึงความเครียดขั้นสูงสุด ความแข็งแรงของผลผลิตเพราะ การเสียรูปพลาสติกที่เกิดขึ้นจะไม่หายไปหลังจากถอดโหลดออก:

สำหรับ บอบบางวัสดุที่ไม่มีการเสียรูปพลาสติกและเกิดการแตกหักแบบเปราะ (ไม่มีการเกิดคอ) ความเครียดสูงสุดจะเกิดขึ้น ความต้านทานแรงดึง:

สำหรับ เหนียวเปราะวัสดุ ความเค้นสูงสุดถือเป็นความเค้นที่สอดคล้องกับการเสียรูปสูงสุด 0.2% (หนึ่งร้อย.2):

แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต- แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่วัสดุควรทำงานได้ตามปกติ

ความเค้นที่อนุญาตได้มาจากค่าจำกัด โดยคำนึงถึงปัจจัยด้านความปลอดภัย:

โดยที่ [σ] คือความเครียดที่อนุญาต ส- ปัจจัยด้านความปลอดภัย; [s] - ปัจจัยด้านความปลอดภัยที่อนุญาต

บันทึก.เป็นเรื่องปกติที่จะต้องระบุค่าที่อนุญาตของปริมาณในวงเล็บเหลี่ยม

ปัจจัยด้านความปลอดภัยที่อนุญาตขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัสดุ สภาพการทำงานของชิ้นส่วน วัตถุประสงค์ของชิ้นส่วน ความแม่นยำในการประมวลผลและการคำนวณ ฯลฯ

อาจมีตั้งแต่ 1.25 สำหรับชิ้นส่วนธรรมดาไปจนถึง 12.5 สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนที่ทำงานภายใต้โหลดที่แปรผันภายใต้สภาวะการกระแทกและการสั่นสะเทือน

คุณสมบัติของพฤติกรรมของวัสดุระหว่างการทดสอบแรงอัด:

1. วัสดุพลาสติกทำงานเกือบเท่ากันภายใต้แรงดึงและแรงอัด ลักษณะทางกลของความตึงและแรงอัดจะเหมือนกัน

2. วัสดุที่เปราะมักจะมีกำลังอัดมากกว่าความต้านทานแรงดึง: σ vr< σ вс.

หากความเค้นที่อนุญาตในแรงดึงและแรงอัดแตกต่างกัน พวกมันจะถูกกำหนดให้เป็น [σ р ] (แรงดึง), [σ с ] (การบีบอัด)

การคำนวณกำลังรับแรงดึงและแรงอัด

การคำนวณความแข็งแรงจะดำเนินการตามเงื่อนไขความแข็งแรง - ความไม่เท่าเทียมกันซึ่งการปฏิบัติตามจะรับประกันความแข็งแกร่งของชิ้นส่วนภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

เพื่อให้มั่นใจถึงความแข็งแกร่ง ความเค้นในการออกแบบไม่ควรเกินความเค้นที่อนุญาต:

แรงดันไฟฟ้าการออกแบบ กพึ่งพา เกี่ยวกับน้ำหนักและขนาดหน้าตัด อนุญาตเท่านั้น จากวัสดุของชิ้นส่วนและสภาพการทำงาน

การคำนวณความแข็งแกร่งมีสามประเภท

1. การคำนวณการออกแบบ - ระบุรูปแบบการออกแบบและน้ำหนักบรรทุก เลือกวัสดุหรือขนาดของชิ้นส่วน:

การกำหนดขนาดหน้าตัด:

การเลือกใช้วัสดุ

ขึ้นอยู่กับค่า σ คุณสามารถเลือกเกรดของวัสดุได้

2. ตรวจสอบการคำนวณ - ทราบน้ำหนัก วัสดุ ขนาดของชิ้นส่วน จำเป็น ตรวจสอบว่ามีความแข็งแกร่งหรือไม่

มีการตรวจสอบความไม่เท่าเทียมกัน

3. การกำหนดความสามารถในการรับน้ำหนัก(โหลดสูงสุด):

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

คานตรงถูกยืดออกด้วยแรง 150 kN (รูปที่ 22.6) วัสดุคือเหล็ก σ t = 570 MPa, σ b = 720 MPa, ปัจจัยด้านความปลอดภัย [s] = 1.5 กำหนดขนาดหน้าตัดของลำแสง

สารละลาย

1. สภาพความแข็งแกร่ง:

2. พื้นที่หน้าตัดที่ต้องการถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์

3. ความเค้นที่อนุญาตสำหรับวัสดุคำนวณจากลักษณะทางกลที่ระบุ การมีจุดครากหมายความว่าวัสดุนั้นเป็นพลาสติก

4. เรากำหนดพื้นที่หน้าตัดที่ต้องการของลำแสงและเลือกขนาดสำหรับสองกรณี

หน้าตัดเป็นวงกลมเรากำหนดเส้นผ่านศูนย์กลาง

ค่าผลลัพธ์จะถูกปัดเศษขึ้น ง = 25 มม. A = 4.91 ซม. 2

ส่วน - มุมมุมเท่ากันหมายเลข 5 ตาม GOST 8509-86

พื้นที่หน้าตัดที่ใกล้ที่สุดของมุมคือ A = 4.29 ซม. 2 (d = 5 มม.) 4.91 > 4.29 (ภาคผนวก 1)

คำถามทดสอบและการมอบหมายงาน

1. ปรากฏการณ์ใดที่เรียกว่าความลื่นไหล?

2. “คอ” คืออะไร ณ จุดใดบนแผนภาพยืด?

3. เหตุใดคุณลักษณะทางกลที่ได้รับระหว่างการทดสอบจึงมีเงื่อนไข

4. ระบุลักษณะความแข็งแกร่ง

5. ทำรายการลักษณะของพลาสติก

6. อะไรคือความแตกต่างระหว่างแผนภาพยืดที่วาดโดยอัตโนมัติและแผนภาพยืดที่กำหนด?

7. คุณลักษณะทางกลใดที่ถูกเลือกให้เป็นขีดจำกัดความเค้นสำหรับวัสดุที่มีความเหนียวและเปราะ?

8. อะไรคือความแตกต่างระหว่างความเครียดขั้นสูงสุดและความเครียดที่อนุญาต?

9. เขียนเงื่อนไขสำหรับแรงดึงและกำลังรับแรงอัด เงื่อนไขด้านความแข็งแรงแตกต่างกันสำหรับการคำนวณแรงดึงและแรงอัดหรือไม่

ตอบคำถามทดสอบ

ความเครียดที่อนุญาต สภาพความแข็งแกร่ง

ความต้านทานแรงดึงและกำลังรับผลผลิตที่กำหนดจากการทดลองเป็นค่าทางสถิติโดยเฉลี่ย เช่น มีการเบี่ยงเบนขึ้นหรือลงดังนั้นความเค้นสูงสุดในการคำนวณความแข็งแรงจึงไม่ได้เปรียบเทียบกับความแข็งแรงและความแข็งแรงของผลผลิต แต่จะมีความเค้นที่ต่ำกว่าเล็กน้อยซึ่งเรียกว่าความเค้นที่อนุญาต
วัสดุพลาสติกทำงานได้ดีพอๆ กันในเรื่องแรงดึงและแรงอัด ความเครียดที่เป็นอันตรายสำหรับพวกเขาคือจุดคราก
ความเค้นที่ยอมรับได้แสดงโดย [σ]:

โดยที่ n คือปัจจัยด้านความปลอดภัย n>1. โลหะเปราะจะทำงานได้แย่กว่าในแรงดึง แต่ดีกว่าในการบีบอัด ดังนั้นความเครียดที่เป็นอันตรายสำหรับพวกมันคือความต้านทานแรงดึง σtemp ความเค้นที่อนุญาตสำหรับวัสดุที่เปราะนั้นถูกกำหนดโดยสูตร: โดยที่ n คือปัจจัยด้านความปลอดภัย; n>1. โลหะเปราะจะทำงานได้แย่กว่าในแรงดึง แต่ดีกว่าในการบีบอัด ดังนั้นความเครียดที่เป็นอันตรายสำหรับพวกมันคือความต้านทานแรงดึง σtemp ความเค้นที่ยอมให้สำหรับวัสดุที่เปราะถูกกำหนดโดยสูตร:

โดยที่ n คือปัจจัยด้านความปลอดภัย ไม่มี>1.

โลหะเปราะจะทำงานได้แย่กว่าเมื่อมีแรงดึง แต่จะดีกว่าในการบีบอัด ดังนั้นความเครียดที่เป็นอันตรายสำหรับพวกมันคือความต้านทานแรงดึง σv
ความเค้นที่ยอมให้สำหรับวัสดุเปราะถูกกำหนดโดยสูตร:

σtr - ความต้านทานแรงดึง

σs - กำลังรับแรงอัด;

nр, nс - ปัจจัยด้านความปลอดภัยเพื่อความแข็งแกร่งสูงสุด

สภาวะความแข็งแรงสำหรับความตึงในแนวแกน (แรงอัด) สำหรับวัสดุพลาสติก:

สภาวะความแข็งแรงสำหรับความตึงในแนวแกน (แรงอัด) สำหรับวัสดุที่เปราะ:

Nmax คือแรงตามยาวสูงสุดที่กำหนดจากแผนภาพ A คือพื้นที่หน้าตัดของลำแสง

ปัญหาการคำนวณความแข็งแกร่งมีสามประเภท:
งานประเภทที่ 1 - การคำนวณการตรวจสอบหรือการตรวจสอบความเครียด เกิดขึ้นเมื่อทราบและกำหนดขนาดของโครงสร้างแล้ว และต้องทำการทดสอบความแข็งแรงเท่านั้น ในกรณีนี้ ให้ใช้สมการ (4.11) หรือ (4.12)
ปัญหาประเภทที่ 2 - การคำนวณการออกแบบ ผลิตเมื่อโครงสร้างอยู่ในขั้นตอนการออกแบบ และต้องกำหนดขนาดคุณลักษณะบางอย่างโดยตรงจากสภาวะความแข็งแรง

สำหรับวัสดุพลาสติก:

สำหรับวัสดุที่เปราะบาง:

โดยที่ A คือพื้นที่หน้าตัดของลำแสง จากค่าพื้นที่ที่ได้รับสองค่า ให้เลือกค่าที่ใหญ่ที่สุด
งานประเภทที่ 3 - การกำหนดภาระที่อนุญาต [N]:

สำหรับวัสดุพลาสติก:

สำหรับวัสดุที่เปราะ:

จากค่าโหลดที่อนุญาตสองค่า ให้เลือกค่าต่ำสุด

การคำนวณความแข็งแรงและความแข็งทำได้สองวิธี: ความเครียดที่อนุญาต, การเสียรูปและ วิธีการโหลดที่อนุญาต

แรงดันไฟฟ้าซึ่งตัวอย่างของวัสดุที่กำหนดถูกทำลายหรือเรียกว่าการเสียรูปพลาสติกอย่างมีนัยสำคัญ สุดขีด. ความเค้นเหล่านี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุและประเภทของการเสียรูป

เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าซึ่งค่าที่ถูกควบคุมโดยเงื่อนไขทางเทคนิค อนุญาตให้ทำได้.

แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต– นี่คือความเค้นสูงสุดที่ทำให้มั่นใจถึงความแข็งแกร่ง ความแข็งแกร่ง และความทนทานขององค์ประกอบโครงสร้างที่ต้องการภายใต้สภาวะการทำงานที่กำหนด

ความเค้นที่อนุญาตคือส่วนหนึ่งของความเค้นสูงสุด:

ที่เป็นบรรทัดฐาน ปัจจัยด้านความปลอดภัยตัวเลขแสดงจำนวนครั้งที่แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตน้อยกว่าค่าสูงสุด

สำหรับวัสดุที่เป็นพลาสติกเลือกความเค้นที่อนุญาตได้ เพื่อที่ว่าในกรณีที่การคำนวณไม่ถูกต้องหรือสภาวะการทำงานที่ไม่คาดฝัน การเสียรูปตกค้างจะไม่เกิดขึ้นในวัสดุ เช่น (ความแข็งแรงของผลผลิต):

ที่ไหน - ปัจจัยด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับ .

สำหรับวัสดุที่เปราะ แรงเค้นที่อนุญาตจะถูกกำหนดตามเงื่อนไขที่วัสดุไม่ยุบตัว เช่น (ความต้านทานแรงดึง):

ที่ไหน - ปัจจัยด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับ

ในวิศวกรรมเครื่องกล (ภายใต้การโหลดแบบคงที่) ปัจจัยด้านความปลอดภัยจะถูกนำมาพิจารณา: สำหรับวัสดุพลาสติก =1,4 – 1,8 ; สำหรับคนที่เปราะบาง - =2,5 – 3,0 .

การคำนวณกำลังตามความเค้นที่อนุญาตขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าความเค้นการออกแบบสูงสุดในส่วนที่เป็นอันตรายของโครงสร้างแกนจะต้องไม่เกินค่าที่อนุญาต (น้อยกว่า - ไม่เกิน 10%มากกว่า - ไม่เกิน 5%):

คะแนนความแข็งโครงสร้างแกนดำเนินการบนพื้นฐานของการตรวจสอบสภาวะความแข็งแกร่งของแรงดึง:

ปริมาณของการเสียรูปสัมบูรณ์ที่อนุญาต [∆ล]กำหนดแยกกันสำหรับแต่ละการออกแบบ

วิธีการโหลดที่อนุญาตคือแรงภายในที่เกิดขึ้นในส่วนที่อันตรายที่สุดของโครงสร้างระหว่างการทำงานไม่ควรเกินค่าโหลดที่อนุญาต:

, (2.23)

โดยที่ภาระการแตกหักที่ได้รับจากการคำนวณหรือการทดลองโดยคำนึงถึงประสบการณ์การผลิตและการปฏิบัติงาน

- ปัจจัยด้านความปลอดภัย.

ในอนาคตเราจะใช้วิธีการรับความเครียดและการเสียรูปที่อนุญาต

2.6. ตรวจสอบและออกแบบการคำนวณ

เพื่อความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่ง

เงื่อนไขความแข็งแกร่ง (2.21) ทำให้สามารถคำนวณได้สามประเภท:

– ตรวจสอบ– ตามขนาดและวัสดุที่ทราบขององค์ประกอบแท่ง (ระบุพื้นที่หน้าตัด) กและ [σ] ) ตรวจสอบว่าสามารถทนต่อภาระที่กำหนดได้หรือไม่ ( เอ็น):

; (2.24)

– ออกแบบ– ตามโหลดที่ทราบ ( เอ็น– ให้) และวัสดุขององค์ประกอบเช่น ตามที่ทราบ [σ], เลือกขนาดหน้าตัดที่ต้องการเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปลอดภัย:

– การกำหนดภาระภายนอกที่อนุญาต– ตามขนาดที่ทราบ ( ก– ให้) และวัสดุขององค์ประกอบโครงสร้างเช่นตามที่ทราบ [σ], ค้นหาค่าที่อนุญาตของโหลดภายนอก:

คะแนนความแข็งโครงสร้างเหล็กดำเนินการบนพื้นฐานของการตรวจสอบสภาพความแข็ง (2.22) และสูตร (2.10) ภายใต้แรงดึง:

. (2.27)

ปริมาณของการเสียรูปสัมบูรณ์ที่อนุญาต [∆ ล] ถูกกำหนดแยกกันสำหรับแต่ละโครงสร้าง

เช่นเดียวกับการคำนวณเงื่อนไขความแข็งแกร่ง เงื่อนไขความแข็งยังเกี่ยวข้องกับการคำนวณสามประเภท:

– ตรวจสอบความแข็งขององค์ประกอบโครงสร้างที่กำหนด เช่น ตรวจสอบว่าเป็นไปตามเงื่อนไข (2.22)

– การคำนวณคานที่ออกแบบเช่น การเลือกส่วนตัดขวาง:

– การตั้งค่าประสิทธิภาพของแท่งที่กำหนดเช่น การกำหนดภาระที่อนุญาต:

. (2.29)

การวิเคราะห์ความแข็งแกร่งการออกแบบใด ๆ มีขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้:

1. การหาแรงภายนอกทั้งหมดและแรงปฏิกิริยารองรับ

2. การสร้างกราฟ (ไดอะแกรม) ของตัวประกอบแรงที่ทำหน้าที่ในหน้าตัดตามความยาวของแท่ง

3. การสร้างกราฟ (แผนภาพ) ของความเค้นตามแนวแกนของโครงสร้างเพื่อค้นหาความเค้นสูงสุด การตรวจสอบสภาวะความแข็งแกร่งในตำแหน่งที่มีค่าความเค้นสูงสุด

4. การสร้างกราฟ (แผนภาพ) ของการเสียรูปของโครงสร้างแกนค้นหาการเสียรูปสูงสุด การตรวจสอบสภาวะความแข็งในส่วนต่างๆ

ตัวอย่างที่ 2.1. สำหรับเหล็กเส้นที่แสดงในนั้น ข้าว. 9กให้กำหนดแรงตามยาวในหน้าตัดทั้งหมด เอ็นและแรงดันไฟฟ้า σ . กำหนดการกระจัดในแนวตั้งด้วย δ สำหรับหน้าตัดทั้งหมดของก้าน แสดงผลแบบกราฟิกโดยการสร้างไดอะแกรม ยังไม่มีข้อความ, σและ δ . เป็นที่รู้จัก: ฉ 1 = 10 กิโลนิวตัน; F 2 = 40 กิโลนิวตัน; A 1 = 1 ซม. 2; A 2 = 2 ซม. 2; ล. 1 = 2 ม.; ล. 2 = 1 ม.

สารละลาย.สำหรับการกำหนด เอ็นโดยใช้วิธี ROZU ตัดก้านออกเป็นส่วนๆ ฉัน-ฉันและ ครั้งที่สอง−ครั้งที่สอง. จากสภาวะสมดุลของส่วนของท่อนล่างส่วนตัด ฉัน-ฉัน (รูปที่ 9.b)เราได้รับ (ยืด) จากสภาวะสมดุลของแท่งด้านล่างมาตรา II−II (รูปที่ 9c)เราได้รับ

จากที่ไหน (การบีบอัด) เมื่อเลือกมาตราส่วนแล้ว เราจึงสร้างไดอะแกรมของแรงตามยาว ( ข้าว. 9ก). ในกรณีนี้ เราถือว่าแรงดึงเป็นบวกและแรงอัดเป็นลบ

ความเค้นเท่ากัน: ในส่วนของส่วนล่างของแกน ( ข้าว. 9ข)

(ยืด);

ในส่วนของท่อนบน

(การบีบอัด)

ในระดับที่เลือกเราสร้างแผนภาพความเครียด ( ข้าว. 9วัน).

เพื่อพล็อตไดอะแกรม δ กำหนดการเคลื่อนที่ของส่วนลักษณะเฉพาะ บี-บีและ ส−ส(ย้ายภาค เอ−เอเท่ากับศูนย์)

ส่วน บี-บีจะเลื่อนขึ้นเมื่อด้านบนถูกบีบอัด:

การกระจัดของส่วนที่เกิดจากความตึงเครียดถือเป็นค่าบวก และการกระจัดของส่วนที่เกิดจากแรงอัดถือเป็นค่าลบ

การย้ายส่วน ส−สคือผลรวมเชิงพีชคณิตของการกระจัด บี-บี (δ วี) และส่วนยาวของแกนให้ยาวขึ้นด้วยความยาว ลิตร 1:

ในระดับหนึ่งเราพล็อตค่าของ และ , เชื่อมต่อจุดผลลัพธ์ด้วยเส้นตรงเนื่องจากภายใต้การกระทำของแรงภายนอกที่มีความเข้มข้นการกระจัดเชิงเส้นจะขึ้นอยู่กับ abscissa ของส่วนของแท่งและเราได้กราฟ ( แผนภาพ) ของการกระจัด ( ข้าว. 9จ). จากแผนภาพจะเห็นได้ชัดเจนว่าบางส่วน ดี-ดีไม่ขยับ ส่วนที่อยู่เหนือส่วน ดี-ดี, เลื่อนขึ้น (ก้านถูกบีบอัด); ส่วนที่อยู่ด้านล่างจะเคลื่อนลงด้านล่าง (ยืดก้านออก)

คำถามเพื่อการควบคุมตนเอง

1. ค่าแรงตามแนวแกนในส่วนตัดขวางของแท่งคำนวณอย่างไร?

2. แผนภาพแรงตามยาวคืออะไร และสร้างขึ้นได้อย่างไร?

3. ความเค้นปกติมีการกระจายในส่วนตัดขวางของแกนที่ยืดจากส่วนกลาง (บีบอัด) อย่างไร และมีค่าเท่ากับเท่าใด?

4. แผนภาพของความเค้นปกติภายใต้แรงดึง (แรงอัด) ถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร?

5. สิ่งที่เรียกว่าความผิดปกติตามยาวสัมบูรณ์และสัมพัทธ์? มิติของพวกเขา?

6. ความแข็งหน้าตัดภายใต้แรงดึง (แรงอัด) คืออะไร?

8. กฎของฮุคมีการกำหนดไว้อย่างไร?

9. การเสียรูปตามขวางสัมบูรณ์และสัมพัทธ์ของแกน อัตราส่วนของปัวซอง

10. ความเครียดที่อนุญาตคืออะไร? มีการเลือกใช้วัสดุที่มีความเหนียวและเปราะอย่างไร?

11. ปัจจัยด้านความปลอดภัยเรียกว่าอะไร และมูลค่าของมันขึ้นอยู่กับปัจจัยหลักอะไรบ้าง?

12. บอกคุณลักษณะทางกลของความแข็งแรงและความเหนียวของวัสดุโครงสร้าง

เพื่อกำหนดความเค้นที่อนุญาตในวิศวกรรมเครื่องกล ใช้วิธีการพื้นฐานต่อไปนี้
1. พบปัจจัยด้านความปลอดภัยที่แตกต่างกันเป็นผลคูณของค่าสัมประสิทธิ์บางส่วนที่คำนึงถึงความน่าเชื่อถือของวัสดุ ระดับความรับผิดชอบของชิ้นส่วน ความแม่นยำของสูตรการคำนวณ แรงกระทำ และปัจจัยอื่น ๆ ที่กำหนด สภาพการทำงานของชิ้นส่วน
2. ตาราง - แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตนั้นใช้ตามมาตรฐานที่จัดระบบในรูปแบบของตาราง
(ตารางที่ 1 – 7) วิธีนี้มีความแม่นยำน้อยกว่า แต่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดและสะดวกที่สุดสำหรับการใช้งานจริงในการออกแบบและทดสอบการคำนวณความแข็งแกร่ง

ในการทำงานของสำนักออกแบบและในการคำนวณชิ้นส่วนเครื่องจักรทั้งแบบแตกต่างและ วิธีการแบบตารางรวมถึงการรวมกัน ในตาราง 4 – 6 แสดงความเค้นที่อนุญาตสำหรับชิ้นส่วนหล่อที่ไม่ได้มาตรฐาน ซึ่งยังไม่มีการพัฒนาวิธีการคำนวณแบบพิเศษและความเค้นที่อนุญาตที่สอดคล้องกัน ชิ้นส่วนทั่วไป (เช่น เกียร์และล้อหนอน รอก) ควรคำนวณโดยใช้วิธีการที่ระบุไว้ในส่วนที่เกี่ยวข้องของหนังสืออ้างอิงหรือเอกสารเฉพาะทาง

ความเค้นที่อนุญาตที่ให้ไว้มีจุดประสงค์เพื่อการคำนวณโดยประมาณสำหรับโหลดพื้นฐานเท่านั้น เพื่อการคำนวณที่แม่นยำยิ่งขึ้นโดยคำนึงถึงภาระเพิ่มเติม (เช่นไดนามิก) ค่าของตารางควรเพิ่มขึ้น 20 - 30%

ความเค้นที่อนุญาตจะได้รับโดยไม่คำนึงถึงความเข้มข้นของความเค้นและขนาดของชิ้นส่วน คำนวณสำหรับตัวอย่างเหล็กขัดเงาเรียบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6-12 มม. และสำหรับการหล่อเหล็กหล่อทรงกลมที่ไม่ผ่านการบำบัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มม. เมื่อพิจารณาความเค้นสูงสุดในส่วนที่คำนวณ จำเป็นต้องคูณความเค้นระบุ σ nom และ τ nom ด้วยปัจจัยความเข้มข้น k σ หรือ k τ:

1. ความเครียดที่อนุญาต*
สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนคุณภาพธรรมดาในสภาพรีดร้อน

2. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
เหล็กโครงสร้างคุณภาพคาร์บอน

3. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
เหล็กโครงสร้างผสม

4. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
สำหรับการหล่อที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม

5. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
สำหรับการหล่อเหล็กหล่อสีเทา

6. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
สำหรับการหล่อเหล็กดัด

สำหรับ เหล็กดัด (ไม่ชุบแข็ง)สำหรับความเค้นคงที่ (ประเภทโหลด) จะไม่คำนึงถึงสัมประสิทธิ์ความเข้มข้น สำหรับเหล็กเนื้อเดียวกัน (σ ใน > 1300 MPa รวมถึงในกรณีของการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ) จะนำค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นเมื่อมีความเข้มข้นของความเครียดมาคำนวณภายใต้โหลด ฉันประเภท (k > 1) สำหรับเหล็กดัดภายใต้โหลดที่แปรผันและเมื่อมีความเข้มข้นของความเค้น จะต้องคำนึงถึงความเค้นเหล่านี้ด้วย

สำหรับ เหล็กหล่อในกรณีส่วนใหญ่ ค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นของความเครียดจะประมาณเท่ากับความสามัคคีสำหรับโหลดทุกประเภท (I – III) เมื่อคำนวณความแข็งแรงโดยคำนึงถึงขนาดของชิ้นส่วนควรคูณความเค้นที่อนุญาตตามตารางที่กำหนดไว้สำหรับชิ้นส่วนหล่อด้วยค่าสเกลเท่ากับ 1.4 ... 5

การพึ่งพาเชิงประจักษ์โดยประมาณของขีดจำกัดความอดทนสำหรับกรณีของการโหลดด้วยวงจรสมมาตร:

สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน:
– เมื่องอ σ -1 =(0.40۞0.46)σ นิ้ว;
σ -1р =(0.65۞0.75)σ -1;
– ระหว่างการบิดตัว τ -1 =(0.55۞0.65)σ -1;

สำหรับโลหะผสมเหล็ก:
– เมื่องอ σ -1 =(0.45۞0.55)σ นิ้ว;
- เมื่อยืดหรือบีบอัด σ -1р =(0.70۞0.90)σ -1;
– ระหว่างการบิดตัว τ -1 =(0.50۞0.65)σ -1;

สำหรับการหล่อเหล็ก:
– เมื่องอ σ -1 =(0.35÷0.45)σ นิ้ว;
- เมื่อยืดหรือบีบอัด σ -1р =(0.65۞0.75)σ -1;
– ระหว่างการบิดตัว τ -1 =(0.55۞0.65)σ -1.

สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาตของเหล็กหล่อต้านการเสียดสี:
– แรงดัดงอสูงสุด 250 – 300 MPa,
– ความเค้นดัดที่อนุญาต: 95 MPa สำหรับ I; 70 MPa – II: 45 MPa – III โดยที่ I. II, III คือการกำหนดประเภทของโหลด ดูตาราง 1.

ความเค้นที่อนุญาตโดยประมาณสำหรับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กในด้านแรงดึงและแรงอัด MPa:
– 30…110 – สำหรับทองแดง
– 60…130 – ทองเหลือง;
– 50…110 – ทองแดง;
– 25…70 – อะลูมิเนียม;
– 70…140 – ดูราลูมิน