Расчет на прочность при инерционных, ударных и переменных во времени нагрузках

В этом разделе рассматриваются такие вопросы:

1. Напряжения и деформации, возникающие при равноускоренном движении деталей.

2. Напряжения и деформации при ударе.

3. Расчет на прочность при действии переменных во времени нагрузках.

При движении тел с постоянным ускорением возникают силы инерции, которые вызывают дополнительные (динамические) нагрузки на элемент конструкции.

Метод расчета на инерционную нагрузку основан на известном из теоретической механики принципе Даламбера. С помощью этого принципа любая динамическая задача по форме решения сводится к статической задаче — составлению уравнений равновесия для определения внутренних силовых факторов.

Определение динамических напряжений и деформаций (перемещений) в движущихся деталях сводится к определению статических напряжений, и I деформаций и динамического коэффициента.

Необходимо более подробно рассмотреть задачи об определении напряжений в канате при поступательном движении с ускорением и напряжений во вращающемся кольце, а также стержня, вращающегося вокруг оси с постоянной угловой скоростью.

Иногда учесть силы инерции при ударе невозможно, так как, неизвестна продолжительность удара, т. е. величина того промежутка времени, в течение которого происходит падение скорости до нуля. Поэтому в основу приближенной теории удара положен ряд упрощающих гипотез, а коэффициент динамичности определяют, исходя из закона сохранения энергии.

Рассмотрите случай продольного растягивающего или сжимающего удара.

При рассмотрении вопроса о расчете на прочность при пе­ременных во времени напряжениях сначала необходимо уяс­нить понятие «усталостное разрушение» и его физическую природу. Следует усвоить основные. Знать определение понятия «предел усталости» (выносливос­ти), методы его определения и графического представления. Необходимо разобраться в построении диаграмм предель­ных напряжений и уметь ими пользоваться. На рис. 6 приве­дена диаграмма предельных амплитуд (диаграмма Хея). Точка А диаграммы соответствует пределу усталости (выносливости) при симмет­ричном цикле. Точка В соответствует пределу прочности при постоянном напряжении. Точка С соответствует пределу усталости при пульсирующем цик­ле.

Рис. 6

Пользуясь этой диаграммой можно для данного коэффициента асимметрии цикла найти предел усталости как сумма координат точки пересечения кривой АВС и прямой, проведенной из точки О под углом α (), то есть . Для пластичных материалов предельное напряжение не должно превосходить предела текучести .

Поэтому на диаграмму предельных напряжений наносят на прямую DE, построенную на уравнении . Окончательная диаграмма предельных напряжений имеет вид АКД.

На практике обычно пользуются приближенной (схематизированной) диаграммой , построенной по трем точкам А, С, Д, состоящей из двух прямолинейных участков AL и LD. Точка L получается в результате пересечения двух прямых: прямой DE и прямой АС.

Вопросы для самопроверки

1. Как вычисляют напряжения в деталях при равноуско­ренном поступательном движении?

2. Что называется динамическим коэффициентом?

3. От каких факторов зависит напряжение в ободе вра­щающегося кольца?

4. Чему равен динамический коэффициент при ударе?

5. Как определяют напряжения при ударе?

6. Как производятся испытания на удар? Что такое ко­эффициент приведения массы к точке удара?

7. Какая механическая характеристика материала назы­вается пределом усталости?

8. Что называется коэффициентом асимметрии цикла?

9. Какой цикл напряжений называется симметричным, ка­кой — нулевым?

10. Как определяют коэффициент запаса прочности по нор­мальным и касательным напряжениям при асимметричном цикле изменения напряжений?

11. Какие факторы влияют на величину предела усталости?

12. Какие практические меры применяются по борьбе с изломами деталей?

13. Что такое диаграмма предельных напряжений?

14. Как, пользуясь диаграммой предельных напряжений, определить предел усталости (выносливости) материала?

Дата добавления: 2015-06-29