Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 5
Текст из файла (страница 5)
возникновению и развитию трещины под влиянием многократно повторяющихся нагружений. Материалы, разрушающиеся при значительной остаточной леформации, называют пластичными, при очень малой — хрупкими. Характеристики прочности, пластичности и твердости определяют при постепенно возрастающих нагрузках; они служат для оценки статической прочности материала. Сопротивление усталости опрсделнют при циклически меняющихся нагрузках, по ней судят о работоспособности материала при переменных напряжениях По мере унеличення нагрузки или времени ее действия происходит постепенное исчерпание способности материала сопротивляться дальнейшему нагруженню; это явление называют аоереждагмостью. Один и тот же материал при различных условиях и скоростях нагруженин и при разных температурах может обладать раэличнымн механическими свойствами.
Количественная оценка механических свойств прова. дится при испытании стандартных образцов в определенных условиях нэгружения. К основным механичесним характеристикам детали наряду с ее прочностью и сопротивлением усталости относит жесткость — способность сопротивляться изменению размеров и формы под действием нагрузок; про. тивоположную характеристику называют податливостью. Нагрузка, при которой происходит нарушение прочности детали, препятствующее ее дальнейшей работе, может значительно превосходить нагрузку, вызывающую местное разрушение материала в какой-либо точке, вследствие включения в работу ранее менее нагруженных участков детали.
Способность детали сопротивляться разрушению при наличии трещин называют трещинослюйкостью. Большинство используемых кон. струкциоиных материалов (стали, алюминиевые и титановые сплавы) имеют одянаковые механические свойства по всем направлениям, т. е. являются изотропными Наряду с ними встречаются материалы (дерево, многие компознцнонкые материалы, т. е, состоящие из лвух или нескольких компонентов), свойства которых по разным направлениям существенно различны. Их называют анизотропными. Механические характеристики деталей из композиционных материалов зависят от способа их изготовления.
Анизотропия может быть специально получена в процессе отливки (детали с направленной кристаллизацией или монокрнсталлической структурой) для обеспечения повышенной прочности в направлении действия наибольших нагрузок. СВОАСТВА ПРИ СТАТИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЯХ Прочность при растяжении. Испытание материалов на растяжение — наиболее простое и распространенное. Чтобы результаты испытаний были сравнимы, применяют геометрически подобные образцы обычно круглого сечения. Образец растягивают на разрывной машине с постоянной скоростью движения захватов и опреде.
ляют зависимость удлинения расчетной части образца Л! от нагрузки Р вплоть до разрушения. По этим данным строят диаграмму растяжения (рис. !), т. е. зависимость относительного удлинения е = Л!)(а от условного напряжения и = Р(Е„ где Ее — плошадь поперечного сечения образца до деформации. В начале нагружения между напряжением и деформацией существует линейная зависимость, что позволяет при расчетах пользоваться законом Гука.
Напряжение, при котором отступление от линейной зависимости между напряжением и деформациями впервые достигает некоторой заданной величины, называют пределом пропорциональности ппп (точка ! на рнс. !). Если в какой-лабо момент начать разгружать образец (точка А), то зависимость между напряжением и деформацией при разгрузке изобра.
зится прямой линией АВ, практически параллельной линии нагрузки О!. Деформация в точне А состоит из упругой части е„ , которая устраняется Смтйспми при статических пппрязиниях бг (н о !00ея (е после снятия нагрузки, и остаточной (пластической) части е„„„ которая остается после снятия нагрузки Йапряжеиие, при котором остаточные деформации впервые достигают не. которой заданной величины (обычна порядка 0,002 — 0,005% ), называют пре. делом упругости о (точка 2) Предел упругости часто считают совпадаю. щим с пределом поопорциональнссти При нагруженнн за пределом упругости остаточные деформации заметно увеличиваются Для ниькоуглеродн стой стали деформация некоторое вре. мя растет без нарастания напряжений, что дает площадку текучести (рис 2) Напряжение, соответствую щ< е площадке текучести, называют пределом текучести о,.
Многие материалы ие имеют площадки текучести Для них определя ется условный предел текучести— наприженне, при котором остаточные деформации достигают некоторой заданной величины (обычно 0,2%), условный предел текучести, соответствующий указанной величине остаточной деформации, обозначают оол (точка 3 на рис !) Вначале образец равномерно раста. гивьется по всей длине, прн болыпой деформации происходит потеря устойчивости пластической деформации и образуется местное сужение — шейка, в результате чего нагрузка, воспринимаемая образцом, и условное напряжение уменьшаются, хотя истин ное напряжение, опрепелнемое по действительной минимальной площади по.
Рнс 1 Дннсраммв растяжения Рнс. З днагрнммн Вес<сменно с нлощндков текучести перечного сечения образца, продолжает возрастать, как показано на рнс ! штриховой линией Хрупкие материалы разрушаются беэ образования заметной шейки Максимальное условное напряжение, которое выдерживает образец, назывьют аремгнпым <опротнвлепигм, или пределом прочности он (точка 4) Истинное напряжение в момент окончательного разрушения образца называют истинным пределом прочноан Прн испытании на растя.кение определяют также характеристики пластичности материала отпосшпгльпае удлинение н относительное сужение (уменьшение площади поперечного се.
чения) при разрыве Относительное удлинение, численно равное отрезку 0 — б (рнс !), вычисля. ют па формуле где („— суммарная длина разорвав. шихся участков расчетной части образца, (е — длина расчетной части образца да деформации Так как после образования шейки образец деформируется по длине неравномерно, то величина б в определенной степени зависит от расчетной длины образца Поэтому удлинение, определенное иа образце, расчетная длина которого в 5 раз превышает диаметр, иногда обозначают бз 25 Механические характеристики материалов и оценка прочности Полное нстннвое удлинение гк Г г(! 1„1 е.= — =- )п — "ш1п — = ! !о = 1п(1 6') (4) (3) =пв(! 6 ) Рис Э. К апределеллю твердости ло Врл- леллю Относнтельное сужение поперечного сечения о н !00<, (2) Ро где Ро — площадь сечення расчетной части образна до деформацчн, Рн конечнач площадь сечения по шейке образца после разрушения Механические свойства сталей н других конструкцчонных матерналов прнведены в разделе <Расчеты на прочность» Прн пластической деформацнн объем матерналз практически не меняется, поэтому до момента образованна шейРо(о Рк!к б" ла 1 — ф После образованна шгйкн формулой (3) определяется местное удляненне в зоне шейки, поэтому значение 6» по формуле (3) оказывается большим, чем 6 по формуле (1) Истинный предел прочности Ро пв ~н тл Оо Вк ' — ф Прн бочьшнх пластнческнх дефор маннах приращение относительной де формации в каждый момент нагр»же ння должно определяться по отноше нню к текущей длине образна Истннное удлинение меньше условного, однако до значений, типичных для конструкцнонных матерналов, раэлнчне между пнмн невелико Напрн.
мер, прн б" = 30»го велнчнна е = = 25»о В справочннках обычно прнводят значения 6 н ф. Прочность прн сжатии. Стандартных нспытаннй на сжатие обычно не проводят, так как такие испытания со. пряжены с большнмн трудностямн (прн некотором эксцентрнснтете прн. ложення сжимающей силы образцы начинают изгибаться, нх форма нэ-за трения н захватах становится бочкообразной, образцы нэ пластичных матерналов не разрушаются, а сплющнваются) Для большннсгва конструкцнонных материалов модуль упругостн, предел пропорциональности (упругостн) н условный предел текучести прн растяжении н сжатии можно счнтать одни аковычн Предел прочности хрупких матераалов (чугчны) прн сжатрн может быть значнтельно выше, чем прн растяженнн Твердость Обычно чем тверже лате- риал, теч выше его статическая проч.
рость Так лак испытание на твердость проводятся без раэрушення деталн, широко прнменяют прнблнженную оценку прочности н правильности тер. мообработкн по значению твердости Твердость по Брннеллю (НВ) по ГОСТ 9012--59 определяют вдавлнваннем в нспытуемый материал шарика нэ закаленной стали диаметром 10 мм под нагрузкой 29.42 нН (3000 кгс) с(нсло г»В равно отношению силы (в кгс>, вдавлнаающей шарик, к площади поверхности полученного отпечатка (рнс 3) 0,102 2Р ((В .= — ', (5) ,0(р )гр» ач) где Р борется в Н Для оценен твердосгн иногда нспользуют днаметр отпечатка г( в мм Соойства при статических напряжениях 1 Соотношснн» мсмду чпсллмм тьсрдоссм по Бросс лм. Родьсллу ь предслом прочноссн стллса По Брь- нсллЛЬ Предел про Лност тсль о ° 10-' мпл н'' П, Ьр„н ллю Пр$дсч $$п!сно,$$ тлл о Ш ' МГ1 Ю д с ао 3 о до о л в ь ом с о л с 'с Е о с о с с м л с! 34 32 30 28 74 22 20 18 63 ЬЛ ь,! 61 ьб 59 67 2!8 213 208 203 200 Ло! 178 170 112 164 14 7 !и 132 124 117 60 48 44 4 40 38 Чс и вьпне твердость, тем меньше диаметр отпечатка (табл.
!). Твердость закаленной стали определяют по Роквеллу (ГОСТ 90!3- 59, шнача С) вдавливанием аямазного конуса. Число твердости НКСЛ соотвегствует разности гл)бин проникновенна конуса под действиеч основ!ой нагрузхи ((40 кгс) и ее снятия при сохранении предварительной нагрузки ((О кгс). Для стален между значениями чисел твердости НВ, НкСь и пределом проснос и и, существуют устойчивые соотношения, приведенные в табл !. Для материалов, разрсшакнцихся без образонання шейни (ч3гуны.
литые алючнниеные сплавьй, закономерной связи Зверзости с пределоч прочности не наблюдается. Ударная вязкость. Для контроля механических свойств чатериалов, осо. бенно склонных к хрупкому разру. шению, большое практическое зна. ЧЕНИЕ НМЕЕт ОдаРНал ОЯЭКОСто ин которую определякп ударныч раз. рушением на копре надрезанного образца сгандартной формы (размерами (035 $05455 с полук„зглым надрезом глубиной 9 мч и радиусом ! мм!. Число ан ранна отнсшению работы .4.
идущей на разрушенье образца, к площади Р поперечного сечения абра!ил в месте излома .4 ак =- —. р ' Для конструкционных сталей ударная вязкость обычно колеблегсн в пределах ан = 50 — '(00 Джзсч' (5— (О кгс.м!смь), Применение материалов с ан ( 90 Дж 'смл для нзготовле. ния деталей машин допчскаетси в редких сл)чаях Влияние концентрации напряжения. Прн однократном статическом нагру.ьснни мэтериьл, Обладаю!цнй достаточной пластичностью, по достижении в местах концентрации напряжений предела текучести деформируе1ся без увеличения напряжений В результате напряжении ьо сечению ныравни- 2.31 -".
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
