Загальні положення. Конструкційна міцність матеріалів

Конструкційна міцність матеріалів

Конструкційна міцність є комплексною характеристикою, що включає поєднання критеріїв міцності, жорсткості, надійності і довговічності.

Критерії міцності матеріалу вибирають залежно від умов його роботи. При статичних навантаженнях критеріями міцності є тимчасовий опір і межа текучості, які характеризують опір пластичної деформації. Оскільки для більшості деталей в процесі експлуатації пластична деформація неможлива, то як розрахункову характеристику їх несучої здатності використовують межу текучості. Якщо ж в процесі експлуатації деталь випробовує тривалі циклічні навантаження, то як критерій її міцності використовують межу витривалості.

За значеннями вибраних критеріїв міцності розраховують допустимі робочі напруження. Чим більше міцність матеріалу, тим вище допустимі робочі напруги і менше розміри і маса деталі. Проте підвищення рівня міцності матеріалу і, як наслідок, робочих напружень супроводжується збільшенням пружних деформацій, для обмеження яких матеріал повинен володіти високим модулем пружності (або зрушення), що є критерієм його жорсткості. Саме критерії жорсткості, а не міцності визначають розміри деталей, від яких потрібне збереження точних розмірів і форми.

Надійність – властивість матеріалу протистояти руйнуванню. Для попередження крихкого руйнування конструкційні матеріали повинні володіти достатньою пластичністю і ударною в'язкістю.

Для оцінки надійності матеріалу використовують також температурний поріг холодноламкості (t₅₀,^оС), який характеризує вплив зниження температури на схильність матеріалу до крихкого руйнування. Чим нижче температура переходу в крихкий стан у відношенні до температури експлуатації, тим більше температурний запас збереження в'язкості і менша вірогідність крихкого руйнування матеріалу.

Надійність матеріалу в умовах експлуатації визначає також тріщиностійкість, яка характеризує його здатність гальмувати розвиток тріщини, що утворилася.

Довговічність – здатність матеріалу забезпечувати працездатність деталі протягом заданого часу, чинячи опір розвитку поступового руйнування, обумовленого процесами втомленості, зношування, повзучості, корозії, радіаційного розбухання та ін.

У більшості випадків довговічність визначається опором матеріалу втомним руйнуванням (циклічна довговічність) або зношуванню (зносостійкість).

Довговічність деталей, що працюють при високих температурах, визначається швидкістю повзучості, обмеження якої досягається застосуванням жароміцних матеріалів.

Довговічність деталей, що працюють в атмосфері сухих газів або рідких електролітів, залежить від опору матеріалу газової або електрохімічної корозії. Працездатність в цих умовах експлуатації зберігають жаростійкі і корозійностійкі матеріали.

Вибір матеріалів для конкретних умов експлуатації машин і механізмів є однією з основних задач інженерної практики. Слідством неправильного вибору матеріалів є низька експлуатаційна стійкість деталей, машин і устаткування. Тому при виборі матеріалів має бути проведене визначення комплексу необхідних властивостей, які забезпечують високу конструкційну міцність в заданих умовах експлуатації.

Основою вибору матеріалів для створення надійної і працездатної техніки є їх механічні властивості, які визначаються при проведенні відповідних випробувань.

Дата добавления: 2014-01-07