Машина жасауда рұқсат етілген кернеулерді анықтау үшін келесі негізгі әдістер қолданылады.
1. Қауіпсіздіктің дифференциалды коэффициенті материалдың сенімділігін, бөліктің жауапкершілік дәрежесін, есептеу формулаларының дәлдігін және әсер етуші күштерді және анықтайтын басқа факторларды ескеретін бірқатар ішінара коэффициенттердің көбейтіндісі ретінде табылады. бөлшектердің жұмыс жағдайлары.
2. Кестелік – рұқсат етілген кернеулер кестелер түрінде жүйеленген стандарттар бойынша қабылданады.
(Кесте 1 - 7). Бұл әдіс дәлдігі азырақ, бірақ беріктік есептеулерін жобалауда және сынауда практикалық қолдану үшін ең қарапайым және ыңғайлы.
Конструкторлық бюролардың жұмысында және машина бөлшектерінің есептеулерінде сараланған және кестелік әдістер, сондай-ақ олардың комбинациясы. Кестеде 4 - 6 арнайы есептеу әдістері және сәйкес рұқсат етілген кернеулер әзірленбеген стандартты емес құйылған бөлшектер үшін рұқсат етілген кернеулерді көрсетеді. Типтік бөлшектерді (мысалы, тісті доңғалақтар мен червякты дөңгелектер, шкивтер) анықтамалықтың немесе арнайы әдебиеттің сәйкес бөлімінде келтірілген әдістерді қолдану арқылы есептеу керек.
Берілген рұқсат етілген кернеулер тек негізгі жүктемелер үшін шамамен есептеулерге арналған. Қосымша жүктемелерді ескере отырып дәлірек есептеулер үшін (мысалы, динамикалық) кесте мәндерін 20 - 30% арттыру керек.
Рұқсат етілген кернеулер диаметрі 6-12 мм тегіс жылтыратылған болат үлгілері үшін және диаметрі 30 мм өңделмеген дөңгелек шойын құймалар үшін есептелген кернеу концентрациясы мен бөлшектердің өлшемдерін есепке алмай беріледі. Есептелетін бөліктегі ең жоғары кернеулерді анықтау кезінде σ nom және τ nom номиналды кернеулерді k σ немесе k τ концентрация коэффициентіне көбейту қажет:
1. Рұқсат етілген кернеулер*
ыстықтай илектелген күйдегі қарапайым сапалы көміртекті болаттар үшін
| Бренд болат | Рұқсат етілген кернеу **, МПа | |||||||||||||
| кернеу астында [σ p ] | иілу кезінде [σ бастап ] | бұралу кезінде [τ cr ] | кесу кезінде [τ орт.] | қысу кезінде [σ см] | ||||||||||
| 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 |
* Горский А.И.. Иванов-Емин Е.Б.. Кареновский А.И. Беріктік есептеулеріндегі рұқсат етілген кернеулерді анықтау. НИИмаш, М., 1974 ж.
** Рим сандары жүктің түрін көрсетеді: I – статикалық; II – нөлден максимумға дейін, максимумнан нөлге дейін жұмыс істейтін айнымалы (пульсациялық); III – ауыспалы (симметриялық).
2. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
көміртекті сапалы құрылымдық болаттар
3. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
легирленген құрылымдық болаттар
4. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
көміртекті және легирленген болаттан жасалған құймалар үшін
5. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
сұр шойын құймаларына арналған
6. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
шойын құймаларына арналған
7. Пластикалық бөлшектердің рұқсат етілген кернеулері
үшін иілгіш (қатайтылмаған) болаттарстатикалық кернеулер үшін (жүктеменің I түрі) концентрация коэффициенті есепке алынбайды. Біртекті болаттар үшін (σ в > 1300 МПа, сондай-ақ олар төмен температурада жұмыс істеген жағдайда) кернеу концентрациясы болған кезде концентрация коэффициенті жүктемелер бойынша есептеуге енгізіледі. Iтүрі (k > 1). Ауыспалы жүктемелер кезінде және кернеу концентрациясы болған кезде созылғыш болаттар үшін бұл кернеулерді ескеру қажет.
үшін шойынкөп жағдайда кернеу концентрациясының коэффициенті жүктемелердің барлық түрлері үшін шамамен бірлікке тең (I - III). Бөлшектің өлшемдерін есепке алу үшін беріктікті есептеу кезінде құйылған бөлшектер үшін берілген кестелік рұқсат етілген кернеулерді 1,4 ... 5 тең масштабты коэффициентке көбейту керек.
Симметриялық циклмен жүктеме жағдайлары үшін төзімділік шектерінің шамамен эмпирикалық тәуелділіктері:
көміртекті болаттар үшін:
- иілу кезінде, σ -1 = (0,40÷0,46)σ дюйм;
σ -1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- бұралу кезінде, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1;
легирленген болаттар үшін:
- иілу кезінде, σ -1 = (0,45÷0,55)σ дюйм;
- созылған немесе қысылған кезде, σ -1р = (0,70÷0,90)σ -1;
- бұралу кезінде, τ -1 = (0,50÷0,65)σ -1;
болат құю үшін:
- иілу кезінде, σ -1 = (0,35÷0,45)σ дюйм;
- созылған немесе қысылған кезде, σ -1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- бұралу кезінде, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1.
Үйкеліске қарсы шойынның механикалық қасиеттері және рұқсат етілген кернеулері:
- иілудің максималды күші 250 ÷ 300 МПа,
- рұқсат етілген иілу кернеулері: I үшін 95 МПа; 70 МПа - II: 45 МПа - III, мұндағы I. II, III жүктеме түрлерінің белгіленуі, кестені қараңыз. 1.
Созылу және қысу кезінде түсті металдар үшін шамамен рұқсат етілген кернеулер. МПа:
- 30...110 - мыс үшін;
- 60...130 - жезден;
- 50...110 - қола;
- 25...70 - алюминий;
- 70...140 - дуралюминий.
Онлайн калькулятор болжалды анықтайды рұқсат етілген кернеулер σкелесі түрдегі материалдардың әртүрлі маркалары үшін есептік температураға байланысты: көміртекті болат, хромды болат, аустениттік класс болат, аустениттік-ферритті класс болат, алюминий және оның қорытпалары, мыс және оның қорытпалары, ГОСТ-52857.1 бойынша титан және оның қорытпалары -2007.
Жобаның веб-сайтын дамытуға көмек
Құрметті сайтқа кіруші.
Егер сіз іздеген нәрсені таба алмасаңыз, бұл туралы түсініктемелерде, қазіргі уақытта сайтта не жетіспейтінін жазыңыз. Бұл бізге қай бағытта әрі қарай жылжу керектігін түсінуге көмектеседі, ал басқа келушілер жақын арада қажетті материалды ала алады.
Егер сайт сізге пайдалы болып шықса, сайтты жобаға беріңіз бар болғаны 2 ₽және біз дұрыс бағытта келе жатқанымызды білетін боламыз.
Келгеніңіз үшін рахмет!
I. Есептеу әдісі:
Рұқсат етілген кернеулер ГОСТ-52857.1-2007 бойынша анықталды.
көміртекті және төмен легирленген болаттар үшін
St3, 09G2S, 16GS, 20, 20K, 10, 10G2, 09G2, 17GS, 17G1S, 10G2S1:- 20°С-тан төмен жобалық температурада рұқсат етілген кернеулер берілген температурада материалды рұқсат етілген пайдалануды ескере отырып, 20°С кезіндегідей қабылданады.
- R e/20 бойынша 20 маркалы болат үшін
- 10G2 маркалы болат үшін R р0,2/20
- 09G2S, 16GS болат маркалары, ГОСТ 19281 бойынша 265 және 296 беріктік кластары үшін қаңылтырдың қалыңдығына қарамастан рұқсат етілген кернеулер 32 мм-ден жоғары қалыңдықтар үшін анықталады.
- Көлденең сызықтан төмен орналасқан рұқсат етілген кернеулер 10 5 сағаттан аспайтын қызмет ету мерзімі үшін жарамды 2 * 10 5 сағатқа дейінгі есептік қызмет мерзімі үшін көлденең сызықтан төмен орналасқан рұқсат етілген кернеу коэффициентке көбейтіледі: көміртекті болат үшін 0,8; марганецті болат үшін температурада 0,85< 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.
ыстыққа төзімді хромды болаттар үшін
12XM, 12MX, 15XM, 15X5M, 15X5M-U:- 20 ° C-тан төмен жобалық температурада рұқсат етілген кернеулер берілген температурада материалды рұқсат етілген пайдалануды ескере отырып, 20 ° C кезіндегідей қабылданады.
- Қабырғалардың аралық есептік температуралары үшін рұқсат етілген кернеу нәтижелерді 0,5 МПа дейін дөңгелектеу арқылы сызықтық интерполяция арқылы анықталады.
- Көлденең сызықтан төмен орналасқан рұқсат етілген кернеулер 10 5 сағаттық қызмет ету мерзімі үшін жарамды 2 * 10 5 сағатқа дейінгі есептік қызмет мерзімі үшін көлденең сызықтан төмен орналасқан рұқсат етілген кернеу 0,85 коэффициентке көбейтіледі.
ыстыққа төзімді, ыстыққа төзімді және коррозияға төзімді аустенитті болаттар үшін
10 X17H13M3T, 10X14G14H4:- Қабырғаның аралық есептік температуралары үшін рұқсат етілген кернеу кестеде көрсетілген ең жақын екі мәнді интерполяциялау арқылы анықталады, нәтижелер 0,5 МПа дәлдікке дейін дөңгелектенеді.
- 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т маркалы болаттан жасалған соғылмалар үшін 550 °С дейінгі температурадағы рұқсат етілген кернеулер 0,83-ке көбейтіледі.
- Ұзын прокат маркалары 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т үшін 550 °С дейінгі температурадағы рұқсат етілген кернеулер (R* p0,2/20) / 240 қатынасына көбейтіледі.
(R* p0.2/20 – болат прокат материалының аққыштық шегі ГОСТ 5949 бойынша анықталады). - 08X18H10T маркалы болаттан жасалған соғылмалар мен ұзын бұйымдар үшін 550 ° C дейінгі температурадағы рұқсат етілген кернеулер 0,95-ке көбейтіледі.
- 03X17H14M3 маркалы болаттан жасалған соғылмалар үшін рұқсат етілген кернеулер 0,9-ға көбейтіледі.
- 03X18H11 маркалы болаттан жасалған соғылмалар үшін рұқсат етілген кернеулер 0,9-ға көбейтіледі; 03X18H11 маркалы болаттан жасалған ұзын бұйымдар үшін рұқсат етілген кернеулер 0,8-ге көбейтіледі.
- 03Х21Н21М4ГБ (ZI-35) маркалы болаттан жасалған құбырлар үшін рұқсат етілген кернеулер 0,88-ге көбейтіледі.
- 03Х21Н21М4ГБ (ZI-35) маркалы болаттан жасалған соғылмалар үшін рұқсат етілген кернеулер (R* p0,2/20) / 250 қатынасына көбейтіледі.
(R* p0,2/20 – ГОСТ 25054 бойынша анықталған соғу материалының аққыштық шегі). - Көлденең сызықтан төмен орналасқан рұқсат етілген кернеулер 10 5 сағаттан аспайтын қызмет мерзімі үшін жарамды.
2*10 5 сағатқа дейінгі есептік қызмет мерзімі үшін көлденең сызықтан төмен орналасқан рұқсат етілген кернеу температурада 0,9 коэффициентке көбейтіледі.< 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.
аустенитті және аустенитті-ферритті класты ыстыққа төзімді, ыстыққа төзімді және коррозияға төзімді болаттар үшін
08Х18Г8Н2Т (КО-3), 07Х13AG20(ChS-46), 02Х8Н22С6(EP-794), 15Х18Н12С4ТУ (EI-654), 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ, 08Х2026:НТХ2:- 20 ° C-тан төмен жобалық температурада рұқсат етілген кернеулер берілген температурада материалды рұқсат етілген пайдалануды ескере отырып, 20 ° C кезіндегідей қабылданады.
- Қабырғаның аралық есептік температуралары үшін рұқсат етілген кернеу осы кестеде көрсетілген ең жақын екі мәнді интерполяциялау арқылы, 0,5 МПа дәлдікке дейін дөңгелектеу арқылы анықталады.
алюминий және оның қорытпалары үшін
A85M, A8M, ADM, AD0M, AD1M, AMtsSM, AM-2M, AM-3M, AM-5M, AM-6M:- Алюминий және оның қорытпалары күйдірілген күйде рұқсат етілген кернеулер беріледі.
- Рұқсат етілген кернеулер A85M, A8M маркалы алюминий қаңылтырлары мен пластиналарының қалыңдығы 30 мм-ден аспайтын, басқа сорттары - 60 мм-ден көп емес.
мыс және оның қорытпалары үшін
M2, M3, M3r, L63, LS59-1, LO62-1, LZhMts 59-1-1:- Мыс және оның қорытпалары күйдірілген күйде рұқсат етілген кернеулер беріледі.
- Рұқсат етілген кернеулер парақ қалыңдығы 3-тен 10 мм-ге дейін беріледі.
- Есептелген қабырға температураларының аралық мәндері үшін рұқсат етілген кернеулер нәтижелерді төменгі мәнге қарай 0,1 МПа дейін дөңгелектеу арқылы сызықтық интерполяция арқылы анықталады.
титан және оның қорытпалары үшін
VT1-0, OT4-0, AT3, VT1-00:- 20 ° C-тан төмен есептік температурада рұқсат етілген кернеулер материалды берілген температурада пайдалануға рұқсат етілген жағдайда, 20 ° C-тағымен бірдей қабылданады.
- Соғылмалар мен өзектер үшін рұқсат етілген кернеулер 0,8-ге көбейтіледі.
II. Анықтамалар мен белгілер:
R e/20 - 20 °С температурадағы аққыштық шегінің ең төменгі мәні, МПа;
R р0,2/20 - 20 °С температурада 0,2% тұрақты ұзару кезінде шартты аққыштық шегінің ең төменгі мәні, МПа.
рұқсат етілген
шиеленіс - құрылымда оның қауіпсіз, сенімді және ұзақ жұмыс істеуі жағдайында рұқсат етілетін ең жоғары кернеулер. Рұқсат етілген кернеудің мәні созылу күшін, аққыштық шегін және т.б. қауіпсіздік коэффициенті деп аталатын бір мәннен үлкен мәнге бөлу арқылы белгіленеді.
- есептелген
- температура - қалыпты жұмыс жағдайында бір секциядағы оның сыртқы және ішкі беттеріндегі ең жоғары орташа арифметикалық температура мәніне тең жабдықтың немесе құбырдың қабырғасының температурасы (ядролық реактор ыдыстарының бөліктері үшін есептік температура ішкі температураны ескере отырып анықталады ыдыс қабырғасының қалыңдығы бойынша температураның таралуының орташа интегралдық мәні ретінде жылу шығарындылары (PNAE G-7-002-86, 2.2-тармақ; PNAE G-7-008-89, 1-қосымша).
- Жобалық температура
- ,5.3-бөлім. Егер термиялық есептеулерді немесе өлшеулерді жүргізу мүмкін болмаса және жұмыс кезінде қабырға температурасы қабырғамен жанасатын ортаның температурасына дейін көтерілсе, онда ортаның ең жоғары температурасы, бірақ 20 ° C төмен емес болуы керек. жобалық температура ретінде.
- Ашық отпен, пайдаланылған газдармен немесе электр жылытқыштармен қыздыру кезінде, егер дәлірек деректер болмаса, есептелген температура жабық жылыту үшін 20 ° C және тікелей қыздыру үшін 50 ° C жоғарылатылған қоршаған орта температурасына тең қабылданады.
- ,5.4-бөлім. Егер ыдыс немесе аппарат бірнеше түрлі тиеу режимдерінде жұмыс істесе немесе аппараттың әртүрлі элементтері әртүрлі жағдайларда жұмыс істесе, әрбір режим үшін оның жеке есептік температурасын анықтауға болады (ГОСТ-52857.1-2007, 5-тармақ).
III. Ескерту:
Бастапқы деректер блогы сары түспен бөлектелген, аралық есептеулер блогы көк түспен белгіленген, шешім блогы жасыл түспен белгіленген.
Рұқсат етілген (рұқсат етілген) кернеу- бұл берілген жүктемеге есептелген элементтің көлденең қимасының өлшемдерін есептеу кезінде өте қолайлы деп саналатын кернеу мәні. Рұқсат етілген созылу, қысу және ығысу кернеулері туралы айтуға болады. Рұқсат етілген кернеулер құзыретті органмен (мысалы, темір жол бөлімшесінің көпір бөлімі) белгіленеді немесе материалдың қасиеттері мен оны пайдалану шарттарын жақсы білетін жобалаушы таңдайды. Рұқсат етілген кернеу құрылымның максималды жұмыс кернеуін шектейді.
Құрылымдарды жобалау кезінде мақсат сенімді бола отырып, сонымен бірге өте жеңіл және үнемді болатын құрылымды жасау болып табылады. Сенімділік әрбір элементке ондағы максималды жұмыс кернеуі осы элементтің беріктігін жоғалтуды тудыратын кернеуден белгілі бір дәрежеде аз болатындай өлшемдердің берілуімен қамтамасыз етіледі. Күшті жоғалту міндетті түрде жойылуды білдірмейді. Машина немесе ғимарат құрылымы өз қызметін қанағаттанарлық орындай алмаса, істен шыққан деп саналады. Пластикалық материалдан жасалған бөлік, әдетте, ондағы кернеу аққыштық шегіне жеткенде беріктігін жоғалтады, өйткені бөліктің тым көп деформациясына байланысты машина немесе құрылым өзінің мақсатына сай келмейді. Егер бөлік сынғыш материалдан жасалған болса, онда ол дерлік деформацияланбайды және оның беріктігін жоғалту оның бұзылуымен сәйкес келеді.
Қауіпсіздік маржасы.Материалдың беріктігін жоғалтатын кернеу мен рұқсат етілген кернеу арасындағы айырмашылық кездейсоқ шамадан тыс жүктелу мүмкіндігін, болжамдарды жеңілдетуге байланысты есептеу дәлсіздіктерін және белгісіз жағдайларды, материалдағы анықталмаған (немесе анықталмайтын) ақаулар және кейіннен металдың коррозиясынан, ағаштың шіріп кетуінен және т.б.
Қауіпсіздік факторы.Кез келген құрылымдық элементтің қауіпсіздік коэффициенті элементтің беріктігін жоғалтуға әкелетін максималды жүктеменің рұқсат етілген кернеуді тудыратын жүктемеге қатынасына тең. Бұл жағдайда беріктікті жоғалту элементтің жойылуын ғана емес, сонымен қатар ондағы қалдық деформациялардың пайда болуын білдіреді. Сондықтан пластикалық материалдан жасалған құрылымдық элемент үшін соңғы кернеу аққыштық күші болып табылады. Көп жағдайда құрылымдық элементтердегі жұмыс кернеулері жүктемелерге пропорционалды, сондықтан қауіпсіздік коэффициенті шекті беріктіктің рұқсат етілген кернеуге қатынасы ретінде анықталады (соңғы беріктік үшін қауіпсіздік коэффициенті). Сонымен, егер конструкциялық болаттың созылу беріктігі 540 МПа, ал рұқсат етілген кернеу 180 МПа болса, онда қауіпсіздік коэффициенті 3-ке тең.
2.4-кесте
2.22-сурет
2.18-сурет
2.17-сурет
Күріш. 2.15
Созылу сынақтары үшін сынау кезінде «жүктеме – абсолютті ұзарту» координаттарындағы диаграмманы жазуға мүмкіндік беретін созуға сынау машиналары қолданылады. Кернеу-деформация диаграммасының сипаты сыналатын материалдың қасиеттеріне және деформация жылдамдығына байланысты. Статикалық жүктеме кезінде төмен көміртекті болат үшін мұндай диаграмманың типтік көрінісі 2-суретте көрсетілген. 2.16.
Осы диаграмманың сипаттамалық қималары мен нүктелерін, сондай-ақ үлгі деформациясының сәйкес кезеңдерін қарастырайық:
OA – Гук заңы жарамды;
AB – қалдық (пластикалық) деформациялар пайда болды;
BC – пластикалық деформациялар күшейеді;
SD – шығымды үстірт (тұрақты жүктеме кезінде деформацияның ұлғаюы орын алады);
DC – күшейту аймағы (материал қайтадан деформацияға төзімділікті арттыру мүмкіндігіне ие болады және белгілі бір шекке дейін өсетін күшті қабылдайды);
K нүктесі – сынақ тоқтатылды және үлгі түсірілді;
KN – түсіру желісі;
NKL – үлгіні қайталап тиеу сызығы (KL – күшейту бөлімі);
LM - жүктеме түсетін аймақ, осы сәтте үлгіде мойын деп аталатын пайда болады - жергілікті тарылту;
М нүктесі – үлгінің үзілуі;
Жарылғаннан кейін үлгі шамамен 2.17-суретте көрсетілгендей болады. Фрагменттерді бүктеуге болады және сынақтан кейінгі ұзындықты ℓ 1, сондай-ақ мойынның диаметрі d 1, өлшеуге болады.
Созылу диаграммасын өңдеу және үлгіні өлшеу нәтижесінде біз екі топқа бөлуге болатын бірқатар механикалық сипаттамаларды аламыз - беріктік сипаттамалары және пластикалық сипаттамалары.
Күш сипаттамалары
Пропорционалдық шегі:
Гук заңы әрекет ететін максималды кернеу.
Өнімділік күші:
Тұрақты созылу күші кезінде үлгінің деформациясы болатын ең төменгі кернеу.
Созылу күші (уақытша беріктік):
Сынақ кезінде байқалған ең жоғары кернеу.
Үзіліс кезіндегі кернеу:
Осылайша анықталған үзіліс кезіндегі кернеу өте ерікті және болаттың механикалық қасиеттерінің сипаттамасы ретінде пайдаланыла алмайды. Шарт бойынша ол жарылу сәтіндегі күшті оның жарылған кездегі нақты ауданына емес, үлгінің бастапқы көлденең қимасының ауданына бөлу арқылы алынады, бұл пайда болуына байланысты бастапқыдан айтарлықтай аз. мойынның.
Пластикалық қасиеттері
Еске салайық, пластикалық - бұл материалдың сынбай деформациялану қабілеті. Икемділік сипаттамалары деформация болып табылады, сондықтан олар сынудан кейінгі үлгіні өлшеу деректерінен анықталады:
∆ℓ ос = ℓ 1 - ℓ 0 – қалдық ұзару,
- мойын аймағы.
Үзілістен кейінгі салыстырмалы ұзару:
. (2.25)
Бұл сипаттама материалға ғана емес, үлгі өлшемдерінің қатынасына да байланысты. Сондықтан стандартты үлгілердің бекітілген қатынасы ℓ 0 = 5d 0 немесе ℓ 0 = 10d 0 және δ мәні әрқашан индекспен беріледі - δ 5 немесе δ 10, және δ 5 > δ 10.
Жарылғаннан кейінгі салыстырмалы тарылу:
. (2.26)
Деформацияның меншікті жұмысы:
мұндағы А – үлгіні жоюға кеткен жұмыс; созылу диаграммасымен және х осімен шектелген аудан ретінде табылады (OABCDKLMR суретінің ауданы). Деформацияның ерекше жұмысы материалдың жүктеменің әсеріне қарсы тұру қабілетін сипаттайды.
Сынау кезінде алынған барлық механикалық сипаттамалардың ішінен беріктіктің негізгі сипаттамалары ағу шегі σ t және созылу беріктігі σ pch, ал пластиканың негізгі сипаттамалары салыстырмалы ұзару δ және үзілуден кейінгі салыстырмалы қысқару ψ болып табылады.
Түсіру және қайта жүктеу
Созылу диаграммасын сипаттау кезінде К нүктесінде сынақ тоқтатылып, үлгі түсірілгені көрсетілді. Түсіру процесі диаграмманың ОА түзу кесіндісіне параллель KN түзу сызығымен сипатталды (2.16-сурет). Бұл түсіру басталғанға дейін алынған үлгінің ∆ℓ′ P ұзаруы толығымен жойылмайтынын білдіреді. Диаграммадағы ұзартудың жоғалған бөлігі NQ сегментімен, қалған бөлігі ON сегментімен бейнеленген. Демек, үлгінің серпімділік шегінен асатын жалпы ұзаруы екі бөліктен тұрады - серпімді және қалдық (пластикалық):
∆ℓ′ P = ∆ℓ′ жоғары + ∆ℓ′ ос.
Бұл үлгі жарылғанша болады. Жарылғаннан кейін толық ұзарудың серпімді құрамдас бөлігі (∆ℓ жоғары сегмент) жоғалады. Қалдық ұзару ∆ℓ os кесіндісі арқылы бейнеленген. Егер ОБ бөлімінде үлгіні жүктеуді тоқтатсаңыз және түсірсеңіз, онда түсіру процесі жүктеме сызығымен сәйкес келетін сызықпен бейнеленеді - деформация таза серпімді.
Ұзындығы ℓ 0 + ∆ℓ′ oc үлгіні қайта жүктегенде, тиеу сызығы NK түсіру сызығымен іс жүзінде сәйкес келеді. Пропорционалдық шегі артып, түсіру жүргізілген кернеуге тең болды. Әрі қарай, NK түзу сызығы кірістілік үстіртсіз KL қисығына айналды. Диаграмманың NK сызығының сол жағында орналасқан бөлігі кесілген болып шықты, яғни. координаталар басы N нүктесіне жылжыды. Осылайша, аққыштық нүктесінен тыс созылу нәтижесінде үлгі өзінің механикалық қасиеттерін өзгертті:
1). пропорционалдылық шегі ұлғайды;
2). айналым платформасы жоғалып кетті;
3). үзілгеннен кейінгі салыстырмалы ұзару төмендеді.
Бұл қасиеттердің өзгеруі деп аталады шыңдалған.
Қатайған кезде серпімділік қасиеті артып, иілгіштігі төмендейді. Кейбір жағдайларда (мысалы, механикалық өңдеу кезінде) қатаю құбылысы жағымсыз және термиялық өңдеу арқылы жойылады. Басқа жағдайларда бөлшектердің немесе құрылымдардың серпімділігін жақсарту үшін жасанды түрде жасалады (серіппелерді түсіру немесе жүк көтергіш машиналардың кабельдерін созу).
Стресс диаграммалары
Материалдың механикалық қасиеттерін сипаттайтын диаграмманы алу үшін Р – ∆ℓ координаталарындағы бастапқы созылу диаграммасы σ – ε координаталарында қайта құрылады. Ординаталар σ = Р/F және абсциссалар σ = ∆ℓ/ℓ тұрақты шамаларға бөлу арқылы алынатындықтан, диаграмманың сыртқы түрі бастапқыдағыдай болады (2.18, а-сурет).
σ – ε диаграммасынан бұл анық
сол. қалыпты серпімділік модулі диаграмманың түзу қимасының абсцисса осіне көлбеу бұрышының тангенсіне тең.
Кернеу диаграммасынан шартты аққыштық шегін анықтау ыңғайлы. Өйткені, құрылымдық материалдардың көпшілігінде шығу нүктесі жоқ - түзу сызық қисық сызыққа айналады. Бұл жағдайда аққыштық шегінің мәні (шартты) ретінде салыстырмалы тұрақты ұзару 0,2% тең болатын кернеу алынады. Суретте. 2.18б-суретте σ 0,2 шартты аққыштық шегінің мәні қалай анықталатыны көрсетілген. Шығымдылық үстірті болған кезде анықталатын σ t шығымдылық шегі жиі деп аталады. физикалық.
Диаграмманың кему бөлімі шартты болып табылады, өйткені мойыннан кейінгі үлгінің нақты көлденең қимасының ауданы диаграмманың координаталары анықталатын бастапқы ауданнан айтарлықтай аз. Шынайы кернеуді алуға болады, егер P t уақыттың әрбір моментіндегі күштің шамасын F t уақыт моментіндегі нақты көлденең қиманың ауданына бөлгенде:
Суретте. 2.18а, бұл кернеулер үзік сызыққа сәйкес келеді. Соңғы күшке дейін S және σ іс жүзінде сәйкес келеді. Жарылу сәтінде шынайы кернеу σ pc созылу шегінен және одан да көп, үзілу сәтіндегі кернеуден σ r айтарлықтай асып түседі. Мойынның ауданын F 1 арқылы ψ аралығында өрнектеп, S r мәнін табайық.
Þ Þ 
.
Иілгіш болат үшін ψ = 50 – 65%. Егер ψ = 50% = 0,5 алсақ, онда S р = 2σ р аламыз, яғни. шынайы кернеу үзілу сәтінде ең үлкен, бұл өте қисынды.
2.6.2. Әртүрлі материалдарды сығымдауға сынау
Қысу сынағы созылу сынағына қарағанда материалдың қасиеттері туралы аз ақпарат береді. Дегенмен, материалдың механикалық қасиеттерін сипаттау өте қажет. Биіктігі диаметрінен 1,5 есе көп емес цилиндр түріндегі үлгілерде немесе текше түріндегі үлгілерде жүргізіледі.
Болат пен шойынның сығу диаграммаларын қарастырайық. Түсінікті болу үшін біз оларды осы материалдардың созылу диаграммаларымен бірдей суретте бейнелейміз (2.19-сурет). Бірінші тоқсанда шиеленіс диаграммалары, ал үшінші тоқсанда – қысу диаграммалары берілген.
Жүктеменің басында болатты сығымдау диаграммасы кернеу кезіндегідей еңісі бар көлбеу түзу болып табылады. Содан кейін диаграмма кірістілік аймағына жылжиды (шығарылу аймағы шиеленіс кезіндегідей анық көрсетілмейді). Әрі қарай, қисық сәл иіліп, үзілмейді, өйткені болат үлгісі жойылмайды, тек тегістеледі. Сығылу және созылу кезіндегі болаттың серпімділік модулі Е бірдей. σ t + = σ t - аққыштық шегі де бірдей. Икемділік сипаттамаларын алу мүмкін болмаған сияқты, қысу күшін алу мүмкін емес.
Шойынның созылу және сығылу диаграммалары пішіні бойынша ұқсас: олар ең басынан иіліп, максималды жүктемеге жеткенде үзіледі. Дегенмен, шойын кернеуге қарағанда қысу кезінде жақсы жұмыс істейді (σ дюйм - = 5 σ дюйм +). Созылу беріктігі σ pch - сығымдауға сынау кезінде алынған шойынның жалғыз механикалық сипаттамасы.
Сынау кезінде машина пластиналары мен үлгінің ұштары арасында пайда болатын үйкеліс сынақ нәтижелеріне және бұзылу сипатына айтарлықтай әсер етеді. Цилиндрлік болат үлгісі бөшке пішінін алады (2.20а-сурет), шойын текшесінде жүктің бағытына 45 0 бұрышта жарықтар пайда болады. Үлгінің ұштарын парафинмен майлау арқылы үйкеліс әсерін жоққа шығарсақ, жүктеме бағытында жарықтар пайда болады және максималды күш аз болады (2.20, б және в-сурет). Көптеген морт сынғыш материалдар (бетон, тас) шойын сияқты сығымдау кезінде істен шығады және ұқсас сығу диаграммасына ие.
Ағашты сынауға қызығушылық тудырады - анизотропты, яғни. материалдың талшықтарының бағытына қатысты күштің бағытына байланысты әртүрлі беріктікке ие. Барған сайын кеңінен қолданылатын шыны талшықты пластиктер де анизотропты болып табылады. Талшықтар бойымен сығымдалған кезде ағаш талшықтар бойымен қысылғаннан әлдеқайда күшті (2.21-суреттегі 1 және 2 қисық). 1-қисық сынғыш материалдардың қысылу қисықтарына ұқсас. Деструкция текшенің бір бөлігінің екіншісіне қатысты ығысуынан болады (2.20, г-сурет). Талшықтар бойымен қысылған кезде ағаш құламайды, бірақ басылады (2.20е-сурет).
Болат үлгісін созуға сынау кезінде біз механикалық қасиеттердің айтарлықтай қалдық деформациялар пайда болғанға дейін созылу нәтижесінде өзгергенін анықтадық - суық қатаю. Сығымдау сынағы кезінде қатайғаннан кейін үлгі қалай әрекет ететінін көрейік. 2.19-суретте диаграмма нүктелі сызықпен көрсетілген. Сығымдау NC 2 L 2 қисығы бойынша жүреді, ол OC 1 L 1 қатайту жұмысына ұшырамаған үлгінің қысу диаграммасының үстінде және соңғысына дерлік параллель орналасқан. Созылу арқылы қатаюдан кейін пропорционалдық пен қысу шығымының шегі төмендейді. Бұл құбылыс Баушингер эффектісі деп аталады, оны алғаш сипаттаған ғалымның атымен аталған.
2.6.3. Қаттылықты анықтау
Өте кең таралған механикалық және технологиялық сынақ қаттылықты анықтау болып табылады. Бұл мұндай сынақтардың жылдамдығы мен қарапайымдылығымен және алынған ақпараттың құндылығымен түсіндіріледі: қаттылық технологиялық өңдеуге дейінгі және кейінгі бөлік бетінің күйін сипаттайды (қатайту, азоттау және т.б.), одан жанама түрде бағалауға болады. созылу күшінің шамасы.
Материалдың қаттылығыоған басқа, қаттырақ дененің механикалық енуіне қарсы тұру қабілеті деп аталады. Қаттылықты сипаттайтын шамаларды қаттылық сандары деп атайды. Әртүрлі әдістермен анықталған олар өлшемдері мен өлшемдері бойынша ерекшеленеді және әрқашан оларды анықтау әдісінің көрсеткішімен бірге жүреді.
Ең көп таралған әдіс - Бринел әдісі. Сынақ үлгіге диаметрі D шыңдалған болат шарды престеуден тұрады (2.22а-сурет). Шар біраз уақыт P жүктемесінде ұсталады, нәтижесінде бетінде диаметрі d болатын із (тесік) қалады. Жүктеменің кН-дегі баспа бетінің ауданына см 2 қатынасы Бринелл қаттылық саны деп аталады.
. (2.30)
Brinell қаттылық нөмірін анықтау үшін шегіністің диаметрі портативті микроскоппен өлшенетін арнайы сынақ құралдары қолданылады; Әдетте HB (2.30) формуласымен есептелмейді, бірақ кестелерден табылады.
HB қаттылық нөмірін пайдалана отырып, үлгіні бұзбай кейбір металдардың созылу беріктігінің жуық мәнін алуға болады, өйткені σ дюйм мен HB арасында сызықтық байланыс бар: σ дюйм = k ∙ HB (төмен көміртекті болат үшін k = 0,36, жоғары берік болат үшін k = 0,33, шойын үшін k = 0,15, алюминий қорытпалары үшін k = 0,38 , титан қорытпалары үшін k = 0,3).
Қаттылықты анықтаудың өте ыңғайлы және кең тараған әдісі Роквелл бойынша. Бұл әдісте үлгіге басылған индентер ретінде шыңы бұрышы 120 градус және қисықтық радиусы 0,2 мм алмаз конусы немесе диаметрі 1,5875 мм (1/16 дюйм) болат шар қолданылады. Сынақ суретте көрсетілген схемаға сәйкес жүзеге асырылады. 2.22, б. Алдымен конус P0 = 100 Н алдын ала жүктемемен басылады, ол сынақтың соңына дейін жойылмайды. Бұл жүктеме астында конус h0 тереңдікке батырылады. Содан кейін конусқа P = P 0 + P 1 толық жүктеме беріледі (екі нұсқа: A – P 1 = 500 N және C – P 1 = 1400 Н), ал шегініс тереңдігі артады. Негізгі жүктемені P 1 алып тастағаннан кейін h 1 тереңдігі сақталады. h = h 1 – h 0 тең P 1 негізгі жүктемесі есебінен алынған шегініс тереңдігі Роквелл қаттылығын сипаттайды. Қаттылық саны формула бойынша анықталады
, (2.31)
мұндағы 0,002 - қаттылықты өлшейтін құрал индикаторының шкалаға бөлу мәні.
Қаттылықты анықтаудың басқа әдістері бар (Виккерс, Шор, микроқаттылық), олар мұнда талқыланбайды.
Соңғы кернеуОлар материалда қауіпті жағдай (сыну немесе қауіпті деформация) пайда болатын кернеуді қарастырады.
үшін пластикматериалдардың шекті кернеуі қарастырылады өнімділік күші,өйткені пайда болған пластикалық деформациялар жүктемені алып тастағаннан кейін жоғалмайды:
үшін сынғышпластикалық деформациялар жоқ және сынғыш сынықтар пайда болатын материалдар (мойын түзілмейді), соңғы кернеу алынады созылу күші:
үшін иілгіш-сынғышматериалдар үшін шекті кернеу 0,2% (жүз.2) максималды деформацияға сәйкес келетін кернеу болып саналады:
Рұқсат етілген кернеу- материал қалыпты жұмыс істеуі керек максималды кернеу.
Рұқсат етілген кернеулер қауіпсіздік коэффициентін ескере отырып, шектерге сәйкес алынады:
мұндағы [σ] – рұқсат етілген кернеу; с- қауіпсіздік факторы; [s] - рұқсат етілген қауіпсіздік коэффициенті.
Ескерту.Шаманың рұқсат етілген мәнін төртбұрышты жақшада көрсету әдеттегідей.
Рұқсат етілген қауіпсіздік коэффициентіматериалдың сапасына, тетіктің жұмыс жағдайына, тетіктің мақсатына, өңдеу мен есептеудің дәлдігіне және т.б.
Ол қарапайым бөлшектер үшін 1,25-тен соққы және діріл жағдайында айнымалы жүктемелерде жұмыс істейтін күрделі бөлшектер үшін 12,5-ке дейін болуы мүмкін.
Сығымдау сынақтары кезіндегі материалдардың мінез-құлқының ерекшеліктері:
1. Пластикалық материалдар кернеу мен қысу кезінде бірдей дерлік жұмыс істейді. Созылу және қысу кезіндегі механикалық сипаттамалар бірдей.
2. Морт материалдар, әдетте, созылу беріктігіне қарағанда сығымдауға беріктігі жоғары болады: σ vr< σ вс.
Егер созылу мен қысылудағы рұқсат етілген кернеу әртүрлі болса, олар [σ р ] (кернеу), [σ с ] (сығу) деп белгіленеді.
Созылу және сығылу күшін есептеу
Беріктік есептеулері беріктік шарттары – теңсіздіктер бойынша жүргізіледі, олардың орындалуы берілген шарттарда бөліктің беріктігіне кепілдік береді.
Беріктікті қамтамасыз ету үшін жобалық кернеу рұқсат етілген кернеуден аспауы керек:
Жобалық кернеу Абайланысты жүктеме және өлшем бойыншақима, тек рұқсат етілген бөлігінің материалынанжәне еңбек жағдайлары.
Күшті есептеудің үш түрі бар.
1. Дизайнды есептеу - жобалық сызба және жүктемелер көрсетіледі; материал немесе бөліктің өлшемдері таңдалады:
Көлденең қима өлшемдерін анықтау:
Материалды таңдау
σ мәніне сүйене отырып, материалдың сыныбын таңдауға болады.
2. Есепті тексеру - бөлшектердің жүктемелері, материалы, өлшемдері белгілі; қажет беріктігі қамтамасыз етілгенін тексеріңіз.
Теңсіздік тексеріледі
3. Жүк көтергіштігін анықтау(максималды жүктеме):
Есептерді шешу мысалдары
Тікелей арқалық 150 кН күшпен созылған (22.6-сурет), материал болат σ t = 570 МПа, σ b = 720 МПа, қауіпсіздік коэффициенті [s] = 1,5. Арқалықтың көлденең қимасының өлшемдерін анықтаңыз.
Шешім
1. Күш жағдайы:
2. Қажетті көлденең қиманың ауданы қатынаспен анықталады
3. Материал үшін рұқсат етілген кернеу көрсетілген механикалық сипаттамалар бойынша есептеледі. Шығарылу нүктесінің болуы материалдың пластик екенін білдіреді.
4. Біз сәуленің қажетті көлденең қимасының ауданын анықтаймыз және екі жағдай үшін өлшемдерді таңдаймыз.
Көлденең қимасы шеңбер, диаметрін анықтаймыз.
Алынған мән дөңгелектенеді d = 25 мм, A = 4,91 см 2.
Бөлім - ГОСТ 8509-86 бойынша № 5 тең бұрыш бұрышы.
Бұрыштың ең жақын көлденең қимасының ауданы A = 4,29 см 2 (d = 5 мм). 4,91 > 4,29 (1-қосымша).
Тест сұрақтары мен тапсырмалар
1. Қандай құбылысты өтімділік деп атайды?
2. «Мойын» дегеніміз не, ол созылу диаграммасының қай нүктесінде пайда болады?
3. Сынау кезінде алынған механикалық сипаттамалар неліктен шартты болып табылады?
4. Беріктік сипаттамаларын көрсетіңіз.
5. Пластикалық қасиеттерді атаңыз.
6. Автоматты түрде сызылған созылу диаграммасы мен берілген созылу диаграммасының айырмашылығы неде?
7. Иілгіш және морт материалдар үшін шекті кернеу ретінде қандай механикалық сипаттама таңдалады?
8. Шекті және рұқсат етілген кернеудің айырмашылығы неде?
9. Созылу және сығылу беріктігінің шартын жазыңыз. Созылу және қысу есептеулері үшін беріктік шарттары әртүрлі ме?
 |
Тест сұрақтарына жауап беріңіз.