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
| ยี่ห้อ เหล็ก | ความเครียดที่อนุญาต **, MPa | |||||||||||||
| ภายใต้ความตึงเครียด [σ p ] | ระหว่างการดัดงอ [σ จาก ] | ระหว่างแรงบิด [τ cr] | เมื่อตัด [τ เฉลี่ย ] | ในการบีบอัด [σ cm] | ||||||||||
| ฉัน | ครั้งที่สอง | ที่สาม | ฉัน | ครั้งที่สอง | ที่สาม | ฉัน | ครั้งที่สอง | ที่สาม | ฉัน | ครั้งที่สอง | ที่สาม | ฉัน | ครั้งที่สอง | |
| เซนต์2 เซนต์3 เซนต์4 เซนต์5 เซนต์ 6 | 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 |
* Gorsky A.I.. Ivanov-Emin E.B.. Karenovsky A.I. การหาค่าความเค้นที่อนุญาตในการคำนวณกำลัง NIIMash, M. , 1974.
** เลขโรมันระบุประเภทของโหลด: I - คงที่; II - ตัวแปรทำงานจากศูนย์ถึงสูงสุดจากสูงสุดเป็นศูนย์ (เร้าใจ) III - สลับ (สมมาตร)
2. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
เหล็กโครงสร้างคุณภาพคาร์บอน
3. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
เหล็กโครงสร้างผสม
4. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
สำหรับการหล่อที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม
5. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
สำหรับการหล่อเหล็กหล่อสีเทา
6. สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาต
สำหรับการหล่อเหล็กดัด
7. ความเค้นที่อนุญาตสำหรับชิ้นส่วนพลาสติก
สำหรับ เหล็กดัด (ไม่ชุบแข็ง)สำหรับความเค้นคงที่ (ประเภทโหลด) จะไม่คำนึงถึงสัมประสิทธิ์ความเข้มข้น สำหรับเหล็กเนื้อเดียวกัน (σ ใน > 1300 MPa รวมถึงในกรณีของการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ) จะนำค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นเมื่อมีความเข้มข้นของความเครียดมาคำนวณภายใต้โหลด ฉันประเภท (k > 1) สำหรับเหล็กดัดภายใต้โหลดที่แปรผันและเมื่อมีความเข้มข้นของความเค้น ต้องคำนึงถึงความเค้นเหล่านี้ด้วย
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;
- ระหว่างการบิด τ -1 = (0.55τ0.65)σ -1;
สำหรับโลหะผสมเหล็ก:
- เมื่องอ σ -1 = (0.45÷0.55)σ นิ้ว;
- เมื่อยืดหรือบีบอัด σ -1р = (0.70۞0.90)σ -1;
- ระหว่างการบิด τ -1 = (0.50τ0.65)σ -1;
สำหรับการหล่อเหล็ก:
- เมื่องอ σ -1 = (0.35÷0.45)σ นิ้ว;
- เมื่อยืดหรือบีบอัด σ -1р = (0.65۞0.75)σ -1;
- ระหว่างการบิด τ -1 = (0.55τ0.65)σ -1.
สมบัติทางกลและความเค้นที่อนุญาตของเหล็กหล่อต้านการเสียดสี:
- แรงดัดงอสูงสุด 250 ÷ 300 MPa,
- ความเค้นดัดที่อนุญาต: 95 MPa สำหรับ I; 70 MPa - II: 45 MPa - III โดยที่ I. II, III เป็นการกำหนดประเภทของโหลด ดูตาราง 1.
ความเค้นที่อนุญาตโดยประมาณสำหรับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กในด้านแรงดึงและแรงอัด MPa:
- 30...110 - สำหรับทองแดง
- 60...130 - ทองเหลือง
- 50...110 - บรอนซ์;
- 25...70 - อะลูมิเนียม
- 70...140 - ดูราลูมิน.
เครื่องคิดเลขออนไลน์เป็นตัวกำหนดประมาณการ ความเครียดที่อนุญาตσขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการออกแบบสำหรับวัสดุเกรดต่างๆประเภทต่อไปนี้: เหล็กกล้าคาร์บอน, เหล็กโครเมียม, เหล็กเกรดออสเทนนิติก, เหล็กเกรดออสเทนนิติก - เฟอร์ริติก, อลูมิเนียมและโลหะผสม, ทองแดงและโลหะผสม, ไทเทเนียมและโลหะผสมตาม GOST-52857.1 -2007.
ช่วยเหลือในการพัฒนาเว็บไซต์ของโครงการ
เรียนผู้เยี่ยมชมเว็บไซต์
หากคุณไม่พบสิ่งที่คุณกำลังมองหา อย่าลืมเขียนเกี่ยวกับมันในความคิดเห็น สิ่งที่ขาดหายไปบนเว็บไซต์ สิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจว่าเราต้องก้าวต่อไปในทิศทางใด และผู้เยี่ยมชมรายอื่นจะสามารถรับเนื้อหาที่จำเป็นได้ในไม่ช้า
หากไซต์นั้นมีประโยชน์สำหรับคุณ ให้บริจาคไซต์ให้กับโครงการ เพียง 2 ₽และเราจะรู้ว่าเรากำลังเดินไปถูกทาง
ขอบคุณที่แวะมา!
I. วิธีการคำนวณ:
ความเครียดที่อนุญาตถูกกำหนดตาม GOST-52857.1-2007
สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ
St3, 09G2S, 16GS, 20, 20K, 10, 10G2, 09G2, 17GS, 17G1S, 10G2S1:- ที่อุณหภูมิการออกแบบต่ำกว่า 20°C ความเค้นที่อนุญาตจะเท่ากับที่อุณหภูมิ 20°C ขึ้นอยู่กับการใช้วัสดุที่อนุญาตที่อุณหภูมิที่กำหนด
- สำหรับเหล็กเกรด 20 ที่ R e/20
- สำหรับเหล็กเกรด 10G2 ที่ R р0.2/20
- สำหรับเกรดเหล็ก 09G2S, 16GS, ระดับความแข็งแรง 265 และ 296 ตาม GOST 19281 ความเค้นที่อนุญาตได้โดยไม่คำนึงถึงความหนาของแผ่นจะถูกกำหนดสำหรับความหนามากกว่า 32 มม.
- ความเค้นที่อนุญาตซึ่งอยู่ใต้เส้นแนวนอนนั้นใช้ได้สำหรับอายุการใช้งานไม่เกิน 10 5 ชั่วโมง สำหรับอายุการใช้งานการออกแบบสูงสุด 2 * 10 5 ชั่วโมง ความเค้นที่อนุญาตซึ่งอยู่ใต้เส้นแนวนอนจะถูกคูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์: สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน 0.8; สำหรับเหล็กแมงกานีส 0.85 ที่อุณหภูมิ< 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.
สำหรับเหล็กโครเมียมทนความร้อน
12XM, 12MX, 15XM, 15X5M, 15X5M-U:- ที่อุณหภูมิการออกแบบต่ำกว่า 20 °C ความเค้นที่อนุญาตจะเท่ากับที่อุณหภูมิ 20 °C ขึ้นอยู่กับการใช้วัสดุที่อนุญาตที่อุณหภูมิที่กำหนด
- สำหรับอุณหภูมิผนังการออกแบบระดับกลาง ความเค้นที่อนุญาตจะถูกกำหนดโดยการประมาณค่าเชิงเส้นโดยปัดเศษผลลัพธ์ลงเหลือ 0.5 MPa
- ความเค้นที่อนุญาตซึ่งอยู่ใต้เส้นแนวนอนนั้นใช้ได้สำหรับอายุการใช้งาน 10 5 ชั่วโมง สำหรับอายุการใช้งานการออกแบบสูงสุด 2 * 10 5 ชั่วโมง ความเค้นที่อนุญาตซึ่งอยู่ใต้เส้นแนวนอนจะถูกคูณด้วยปัจจัย 0.85
สำหรับเหล็กทนความร้อน ทนความร้อน และการกัดกร่อนของคลาสออสเทนนิติก
10X17H13M3T, 10X14G14H4:- สำหรับอุณหภูมิผนังการออกแบบระดับกลาง ความเค้นที่อนุญาตจะถูกกำหนดโดยการประมาณค่าที่ใกล้เคียงที่สุดสองค่าที่ระบุไว้ในตาราง โดยผลลัพธ์จะปัดเศษลงเป็น 0.5 MPa ที่ใกล้ที่สุด
- สำหรับการตีขึ้นรูปที่ทำจากเหล็กเกรด 12х18Н10Т, 10х17Н13M2T, 10х17Н13М3Т ความเค้นที่อนุญาตที่อุณหภูมิสูงถึง 550 °C จะถูกคูณด้วย 0.83
- สำหรับเหล็กแผ่นรีดยาวเกรด 12MX18Н10Т, 10MX17Н13M2T, 10MX17Н13М3Т ความเค้นที่อนุญาตที่อุณหภูมิสูงถึง 550 °C จะถูกคูณด้วยอัตราส่วน (R* p0.2/20) / 240
(R* p0.2/20 - ความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุส่วนรีดถูกกำหนดตาม GOST 5949) - สำหรับการตีขึ้นรูปและผลิตภัณฑ์ขนาดยาวที่ทำจากเหล็กกล้าเกรด 08X18H10T ความเค้นที่อนุญาตได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 550 °C จะถูกคูณด้วย 0.95
- สำหรับการตีขึ้นรูปที่ทำจากเหล็กเกรด 03X17H14M3 ความเค้นที่อนุญาตจะคูณด้วย 0.9
- สำหรับการตีขึ้นรูปเหล็กเกรด 03X18H11 ความเค้นที่อนุญาตจะคูณด้วย 0.9 สำหรับผลิตภัณฑ์ขนาดยาวที่ทำจากเหล็กเกรด 03X18H11 ความเค้นที่อนุญาตจะคูณด้วย 0.8
- สำหรับท่อที่ทำจากเหล็กเกรด 03H21Н21М4ГБ (ZI-35) ความเค้นที่อนุญาตจะคูณด้วย 0.88
- สำหรับการตีขึ้นรูปที่ทำจากเหล็กเกรด 03H21Н21М4ГБ (ZI-35) ความเค้นที่อนุญาตจะคูณด้วยอัตราส่วน (R* p0.2/20) / 250
(R* p0.2/20 คือกำลังรับผลผลิตของวัสดุตีขึ้นรูป ซึ่งกำหนดตาม GOST 25054) - ความเค้นที่อนุญาตซึ่งอยู่ใต้เส้นแนวนอนจะมีอายุการใช้งานไม่เกิน 10 5 ชั่วโมง
สำหรับอายุการใช้งานการออกแบบสูงสุด 2*10 5 ชั่วโมง แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตซึ่งอยู่ใต้เส้นแนวนอนจะถูกคูณด้วยปัจจัย 0.9 ที่อุณหภูมิ< 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.
สำหรับเหล็กทนความร้อน ทนความร้อน และการกัดกร่อนของคลาสออสเทนนิติกและออสเทนนิติก-เฟอร์ริติก
08Р18Г8Н2Т (KO-3), 07Р13AG20(ChS-46), 02х8Н22С6(EP-794), 15Р18Н12С4ТУ (EI-654), 06Р28МДТ, 03Р22Н28МДТ, 08Р22Н6Т, 08Р21Н6М2Т:- ที่อุณหภูมิการออกแบบต่ำกว่า 20 °C ความเค้นที่อนุญาตจะเท่ากับที่อุณหภูมิ 20 °C ขึ้นอยู่กับการใช้วัสดุที่อนุญาตที่อุณหภูมิที่กำหนด
- สำหรับอุณหภูมิผนังการออกแบบระดับกลาง ความเค้นที่อนุญาตจะถูกกำหนดโดยการประมาณค่าที่ใกล้เคียงที่สุดสองค่าที่ระบุไว้ในตารางนี้ โดยปัดเศษลงเป็น 0.5 MPa ที่ใกล้ที่สุด
สำหรับอะลูมิเนียมและโลหะผสม
A85M, A8M, ADM, AD0M, AD1M, AMtsSM, AM-2M, AM-3M, AM-5M, AM-6M:- ความเค้นที่ยอมให้สำหรับอะลูมิเนียมและอัลลอยด์ที่อยู่ในสถานะอบอ่อน
- ความเค้นที่อนุญาตนั้นมอบให้กับความหนาของแผ่นและแผ่นอลูมิเนียมเกรด A85M, A8M ไม่เกิน 30 มม., เกรดอื่น ๆ - ไม่เกิน 60 มม.
สำหรับทองแดงและโลหะผสม
M2, M3, M3r, L63, LS59-1, LO62-1, LZhMts 59-1-1:- ความเค้นที่อนุญาตจะได้รับสำหรับทองแดงและโลหะผสมที่อยู่ในสถานะอบอ่อน
- ให้ความเค้นที่อนุญาตสำหรับความหนาของแผ่นตั้งแต่ 3 ถึง 10 มม.
- สำหรับค่ากลางของอุณหภูมิผนังที่คำนวณได้ ความเค้นที่อนุญาตจะถูกกำหนดโดยการประมาณค่าเชิงเส้นโดยปัดเศษผลลัพธ์เป็น 0.1 MPa ไปทางค่าที่ต่ำกว่า
สำหรับไทเทเนียมและโลหะผสม
VT1-0, OT4-0, AT3, VT1-00:- ที่อุณหภูมิการออกแบบต่ำกว่า 20 °C ความเค้นที่อนุญาตจะเท่ากับที่อุณหภูมิ 20 °C ขึ้นอยู่กับการอนุญาตให้ใช้วัสดุที่อุณหภูมิที่กำหนด
- สำหรับการตีขึ้นรูปและแท่ง ความเครียดที่อนุญาตจะคูณด้วย 0.8
ครั้งที่สอง คำจำกัดความและสัญลักษณ์:
R e/20 - ค่าต่ำสุดของความแข็งแรงของผลผลิตที่อุณหภูมิ 20 °C, MPa;
R р0.2/20 - ค่าต่ำสุดของความแข็งแรงของผลผลิตตามเงื่อนไขที่การยืดตัวถาวร 0.2% ที่อุณหภูมิ 20 °C, MPa
ได้รับอนุญาต
ความตึงเครียด - ความเค้นสูงสุดที่อนุญาตให้ใช้ในโครงสร้างได้ ขึ้นอยู่กับการทำงานที่ปลอดภัย เชื่อถือได้ และทนทาน ค่าของความเค้นที่อนุญาตถูกกำหนดโดยการหารความต้านทานแรงดึง ความต้านแรงดึง ฯลฯ ด้วยค่าที่มากกว่าหนึ่ง เรียกว่าปัจจัยด้านความปลอดภัย
- คำนวณ
- อุณหภูมิ - อุณหภูมิของผนังของอุปกรณ์หรือท่อเท่ากับค่าเฉลี่ยเลขคณิตสูงสุดของอุณหภูมิบนพื้นผิวด้านนอกและด้านในในส่วนเดียวภายใต้สภาวะการทำงานปกติ (สำหรับชิ้นส่วนของภาชนะเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อุณหภูมิการออกแบบจะพิจารณาจาก คำนึงถึงการระบายความร้อนภายในเป็นค่าปริพันธ์เฉลี่ยของการกระจายอุณหภูมิเหนือความหนาของผนังภาชนะ (PNAE G-7-002-86 ข้อ 2.2; PNAE G-7-008-89 ภาคผนวก 1)
- อุณหภูมิการออกแบบ
- ,ส่วนที่ 5.3 หากไม่สามารถคำนวณหรือวัดความร้อนได้ และหากระหว่างการทำงาน อุณหภูมิผนังเพิ่มขึ้นถึงอุณหภูมิของตัวกลางที่สัมผัสกับผนัง ควรใช้อุณหภูมิสูงสุดของตัวกลาง แต่ไม่ต่ำกว่า 20 °C เป็นอุณหภูมิการออกแบบ
- เมื่อให้ความร้อนด้วยเปลวไฟ ก๊าซไอเสีย หรือเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า อุณหภูมิที่คำนวณได้จะเท่ากับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม โดยเพิ่มขึ้น 20 °C สำหรับการทำความร้อนแบบปิด และ 50 °C สำหรับการทำความร้อนโดยตรง เว้นแต่จะมีข้อมูลที่แม่นยำกว่านี้
- ,ส่วนที่ 5.4 ถ้าภาชนะหรืออุปกรณ์ทำงานภายใต้รูปแบบการโหลดที่แตกต่างกันหลายรูปแบบ หรือส่วนประกอบที่แตกต่างกันของเครื่องทำงานภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน สามารถกำหนดอุณหภูมิการออกแบบของตัวเองสำหรับแต่ละรูปแบบได้ (GOST-52857.1-2007 ข้อ 5)
ที่สาม บันทึก:
บล็อกข้อมูลต้นทางจะถูกเน้นด้วยสีเหลือง, บล็อกการคำนวณขั้นกลางจะเน้นด้วยสีน้ำเงิน, บล็อกโซลูชันจะถูกเน้นด้วยสีเขียว.
แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต (อนุญาต)- นี่คือค่าความเครียดที่ถือว่ายอมรับได้อย่างมากเมื่อคำนวณขนาดหน้าตัดขององค์ประกอบที่ออกแบบมาสำหรับโหลดที่กำหนด เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับแรงดึง แรงอัด และแรงเฉือนที่อนุญาตได้ ความเค้นที่อนุญาตนั้นถูกกำหนดโดยหน่วยงานผู้มีอำนาจ (เช่นแผนกสะพานของแผนกรถไฟ) หรือได้รับการคัดเลือกโดยนักออกแบบที่ตระหนักดีถึงคุณสมบัติของวัสดุและเงื่อนไขการใช้งาน ความเค้นที่อนุญาตจะจำกัดความเค้นในการทำงานสูงสุดของโครงสร้าง
เมื่อออกแบบโครงสร้าง เป้าหมายคือการสร้างโครงสร้างที่แม้จะเชื่อถือได้ แต่ก็เบาและประหยัดมากในขณะเดียวกัน ความน่าเชื่อถือนั้นมั่นใจได้จากความจริงที่ว่าแต่ละองค์ประกอบจะได้รับขนาดที่ความเครียดในการทำงานสูงสุดในนั้นจะน้อยกว่าความเครียดที่ทำให้สูญเสียความแข็งแกร่งขององค์ประกอบนี้ในระดับหนึ่ง การสูญเสียความแข็งแกร่งไม่จำเป็นต้องหมายถึงการทำลายล้าง เครื่องจักรหรือโครงสร้างอาคารถือว่าล้มเหลวเมื่อไม่สามารถทำงานได้อย่างน่าพอใจ ตามกฎแล้วชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุพลาสติกจะสูญเสียความแข็งแรงเมื่อความเค้นในนั้นถึงจุดครากเนื่องจากชิ้นส่วนมีการเปลี่ยนรูปมากเกินไปเครื่องจักรหรือโครงสร้างจึงไม่บรรลุวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ หากชิ้นส่วนทำจากวัสดุที่เปราะก็แทบจะไม่เปลี่ยนรูปและการสูญเสียความแข็งแรงก็เกิดขึ้นพร้อมกับการทำลายล้าง
อัตรากำไรขั้นต้นด้านความปลอดภัยความแตกต่างระหว่างความเค้นที่วัสดุสูญเสียความแข็งแรงและความเค้นที่อนุญาตคือ "ระยะขอบของความปลอดภัย" ที่ต้องจัดเตรียมไว้ โดยคำนึงถึงความเป็นไปได้ของการโอเวอร์โหลดโดยไม่ตั้งใจ ความไม่ถูกต้องในการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการลดความซับซ้อนของสมมติฐานและเงื่อนไขที่ไม่แน่นอน การมีอยู่ของ ข้อบกพร่องที่ตรวจไม่พบ (หรือตรวจไม่พบ) ในวัสดุและความแข็งแรงลดลงตามมาเนื่องจากการกัดกร่อนของโลหะ ไม้เน่าเปื่อย ฯลฯ
ปัจจัยด้านความปลอดภัยปัจจัยด้านความปลอดภัยขององค์ประกอบโครงสร้างใดๆ เท่ากับอัตราส่วนของน้ำหนักบรรทุกสูงสุด ส่งผลให้สูญเสียความแข็งแรงขององค์ประกอบต่อน้ำหนักที่ทำให้เกิดความเค้นที่อนุญาต ในกรณีนี้การสูญเสียความแข็งแรงไม่เพียงหมายถึงการทำลายองค์ประกอบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปรากฏตัวของการเสียรูปที่เหลืออยู่ด้วย ดังนั้น สำหรับองค์ประกอบโครงสร้างที่ทำจากวัสดุพลาสติก ความเค้นสูงสุดคือความแข็งแรงของคราก ในกรณีส่วนใหญ่ ความเค้นในการปฏิบัติงานในองค์ประกอบโครงสร้างจะเป็นสัดส่วนกับน้ำหนักบรรทุก ดังนั้นปัจจัยด้านความปลอดภัยจึงถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของความแข็งแรงสูงสุดต่อความเค้นที่อนุญาต (ปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความแข็งแรงสูงสุด) ดังนั้น หากความต้านทานแรงดึงของเหล็กโครงสร้างคือ 540 MPa และความเค้นที่อนุญาตคือ 180 MPa ดังนั้นปัจจัยด้านความปลอดภัยคือ 3
ตารางที่ 2.4
รูปที่.2.22
รูปที่.2.18
รูปที่.2.17
ข้าว. 2.15
สำหรับการทดสอบแรงดึง จะใช้เครื่องทดสอบแรงดึง ซึ่งช่วยให้สามารถบันทึกไดอะแกรมในพิกัด "โหลด - การยืดตัวสัมบูรณ์" ในระหว่างการทดสอบ ลักษณะของแผนภาพความเค้น-ความเครียดขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุที่กำลังทดสอบและอัตราการเปลี่ยนรูป มุมมองทั่วไปของแผนภาพดังกล่าวสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่มีภาระคงที่จะแสดงในรูปที่ 1 2.16.
ให้เราพิจารณาส่วนคุณลักษณะและจุดต่างๆ ของแผนภาพนี้ รวมถึงขั้นตอนที่สอดคล้องกันของการเปลี่ยนรูปตัวอย่าง:
OA - กฎหมายของฮุคนั้นถูกต้อง
AB – เกิดการเสียรูปตกค้าง (พลาสติก)
BC – การเสียรูปของพลาสติกเพิ่มขึ้น
SD – อัตราผลตอบแทนที่ราบสูง (การเพิ่มขึ้นของการเสียรูปเกิดขึ้นภายใต้ภาระคงที่);
DC – พื้นที่เสริมความแข็งแกร่ง (วัสดุได้รับความสามารถในการเพิ่มความต้านทานต่อการเสียรูปเพิ่มเติมอีกครั้งและรับแรงที่เพิ่มขึ้นถึงขีด จำกัด ที่แน่นอน)
จุด K – หยุดการทดสอบและนำตัวอย่างออก
KN – สายการขนถ่าย;
NKL – เส้นโหลดตัวอย่างซ้ำ ๆ (KL – ส่วนเสริมความแข็งแกร่ง);
LM คือพื้นที่ที่ภาระลดลง ในขณะนี้สิ่งที่เรียกว่าคอปรากฏบนตัวอย่าง - การแคบเฉพาะที่
จุด M – การแตกของตัวอย่าง
หลังจากการแตกตัวอย่างจะมีลักษณะโดยประมาณดังแสดงในรูปที่ 2.17 ชิ้นส่วนสามารถพับเก็บได้และสามารถวัดความยาวหลังการทดสอบ ë 1 รวมถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของคอ d 1 ได้
จากการประมวลผลแผนภาพแรงดึงและการวัดตัวอย่าง เราได้รับคุณลักษณะทางกลจำนวนหนึ่งซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม ได้แก่ คุณลักษณะด้านความแข็งแรงและลักษณะพลาสติก
ลักษณะความแข็งแกร่ง
ขีดจำกัดสัดส่วน:
แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่กฎของฮุคใช้ได้
ความแข็งแรงของผลผลิต:
ความเค้นต่ำสุดที่ทำให้ตัวอย่างเสียรูปภายใต้แรงดึงคงที่
ความต้านทานแรงดึง (ความแข็งแรงชั่วคราว):
แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สังเกตได้ระหว่างการทดสอบ
แรงดันไฟฟ้าขณะขาด:
ความเค้น ณ จุดแตกหักที่กำหนดในลักษณะนี้เป็นไปตามอำเภอใจมากและไม่สามารถใช้เป็นคุณลักษณะของคุณสมบัติทางกลของเหล็กได้ แบบแผนคือได้มาจากการหารแรง ณ เวลาที่แตกด้วยพื้นที่หน้าตัดเริ่มต้นของตัวอย่าง และไม่ใช่ด้วยพื้นที่จริงที่แตกร้าว ซึ่งน้อยกว่าแรงเริ่มต้นอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการก่อตัว ของคอ
ลักษณะความเป็นพลาสติก
ขอให้เราระลึกว่าความเป็นพลาสติกคือความสามารถของวัสดุในการเปลี่ยนรูปโดยไม่แตกหัก ลักษณะความเป็นพลาสติกคือการเสียรูป ดังนั้นจึงพิจารณาจากข้อมูลการวัดตัวอย่างหลังจากการแตกหัก:
∆́ ос = ë 1 - ë 0 - การยืดตัวที่เหลือ
– บริเวณคอ
การยืดตัวสัมพัทธ์หลังการแตกหัก:
. (2.25)
คุณลักษณะนี้ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับวัสดุเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของขนาดตัวอย่างด้วย นั่นคือสาเหตุที่ตัวอย่างมาตรฐานมีอัตราส่วนคงที่ ë 0 = 5d 0 หรือ ë 0 = 10d 0 และค่าของ δ จะได้รับพร้อมกับดัชนี - δ 5 หรือ δ 10 และ δ 5 > δ 10 เสมอ
การหดตัวแบบสัมพัทธ์หลังการแตกร้าว:
. (2.26)
งานเฉพาะของการเสียรูป:
โดยที่ A คืองานที่ใช้ในการทำลายตัวอย่าง พบเป็นพื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยแผนภาพยืดและแกน x (พื้นที่ของรูป OABCDKLMR) งานเปลี่ยนรูปเฉพาะเจาะจงแสดงถึงความสามารถของวัสดุในการต้านทานแรงกระแทกของโหลด
จากคุณลักษณะทางกลทั้งหมดที่ได้รับในระหว่างการทดสอบ คุณลักษณะหลักของความแข็งแรงคือความแข็งแรงของผลผลิต σ t และความต้านทานแรงดึง σ pch และคุณลักษณะหลักของความเป็นพลาสติกคือการยืดตัวสัมพัทธ์ δ และการหดตัวสัมพัทธ์ ψ หลังจากการแตกร้าว
การขนถ่ายและการโหลดซ้ำ
เมื่ออธิบายแผนภาพแรงดึง พบว่าที่จุด K การทดสอบหยุดลงและตัวอย่างถูกขนถ่ายออก กระบวนการขนถ่ายอธิบายด้วยเส้นตรง KN (รูปที่ 2.16) ขนานกับ OA ส่วนตรงของแผนภาพ ซึ่งหมายความว่าการยืดตัวของตัวอย่าง ∆Al′ P ที่ได้รับก่อนเริ่มการขนถ่ายจะไม่หายไปโดยสิ้นเชิง ส่วนที่หายไปของการยืดตัวในแผนภาพแสดงโดยส่วน NQ ส่วนที่เหลือแสดงโดยส่วน ON ดังนั้น การยืดตัวรวมของตัวอย่างที่เกินขีดจำกัดความยืดหยุ่นประกอบด้วยสองส่วน - ยางยืดและส่วนที่เหลือ (พลาสติก):
∆́′ P = ∆̃′ ขึ้น + ∆̃′ ออส
สิ่งนี้จะเกิดขึ้นจนกว่าตัวอย่างจะแตก หลังจากการแตกร้าว ส่วนประกอบยืดหยุ่นของการยืดตัวทั้งหมด (ส่วน ∆Al ขึ้น) จะหายไป การยืดที่เหลือแสดงไว้โดยส่วน ∆l os หากคุณหยุดการโหลดและขนตัวอย่างภายในส่วน OB กระบวนการขนถ่ายจะแสดงเป็นเส้นที่ตรงกับเส้นโหลด - การเสียรูปนั้นยืดหยุ่นล้วนๆ
เมื่อโหลดตัวอย่างที่มีความยาว ë 0 + ∆LR′ oc อีกครั้ง สายการขนถ่ายจะเกิดขึ้นพร้อมกันกับสายการขนถ่าย NK ขีดจำกัดของสัดส่วนเพิ่มขึ้นและเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการขนถ่าย ถัดไป เส้นตรง NK กลายเป็นเส้นโค้ง KL โดยไม่มีอัตราผลตอบแทนที่ราบสูง ส่วนของแผนภาพที่อยู่ทางด้านซ้ายของเส้น NK ถูกตัดออกนั่นคือ ต้นกำเนิดของพิกัดถูกย้ายไปยังจุด N ดังนั้นจากการยืดเกินจุดคราก ตัวอย่างจึงเปลี่ยนคุณสมบัติทางกล:
1). ขีดจำกัดของสัดส่วนเพิ่มขึ้น
2). แพลตฟอร์มการหมุนเวียนหายไป
3). การยืดตัวสัมพัทธ์หลังการแตกร้าวลดลง
การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัตินี้เรียกว่า แข็งตัว.
เมื่อแข็งตัว คุณสมบัติยืดหยุ่นจะเพิ่มขึ้นและความเหนียวลดลง ในบางกรณี (เช่น ในระหว่างการประมวลผลทางกล) ปรากฏการณ์ของการชุบแข็งไม่เป็นที่พึงปรารถนาและถูกกำจัดโดยการบำบัดความร้อน ในกรณีอื่นๆ มันถูกสร้างขึ้นโดยเทียมเพื่อปรับปรุงความยืดหยุ่นของชิ้นส่วนหรือโครงสร้าง (การประมวลผลสปริงหรือการยืดสายเคเบิลของเครื่องยก)
แผนภาพความเครียด
เพื่อให้ได้แผนภาพที่แสดงคุณสมบัติทางกลของวัสดุ แผนภาพแรงดึงหลักในพิกัด P – ∆Al จะถูกจัดเรียงใหม่ในพิกัด σ – ε เนื่องจากลำดับ σ = Р/F และ abscissas σ = ∆́/ë ได้มาจากการหารด้วยค่าคงที่ แผนภาพจึงมีลักษณะเหมือนกับแผนภาพต้นฉบับ (รูปที่ 2.18, a)
จากแผนภาพ σ – ε เห็นได้ชัดว่า
เหล่านั้น. โมดูลัสของความยืดหยุ่นปกติเท่ากับค่าแทนเจนต์ของมุมเอียงของส่วนตรงของแผนภาพกับแกน abscissa
จากแผนภาพความเครียด จะสะดวกในการกำหนดสิ่งที่เรียกว่ากำลังรับผลผลิตแบบมีเงื่อนไข ความจริงก็คือวัสดุโครงสร้างส่วนใหญ่ไม่มีจุดคราก - เส้นตรงจะกลายเป็นเส้นโค้งได้อย่างราบรื่น ในกรณีนี้ ความเครียดที่การยืดตัวถาวรสัมพัทธ์เท่ากับ 0.2% จะถูกนำมาเป็นค่าของความแข็งแรงของผลผลิต (มีเงื่อนไข) ในรูป รูปที่ 2.18b แสดงให้เห็นว่าค่าของความแรงของผลผลิตแบบมีเงื่อนไข σ 0.2 ถูกกำหนดไว้อย่างไร มักเรียกความแข็งแรงของผลผลิต σ t ซึ่งกำหนดต่อหน้าที่ราบสูงของผลผลิต ทางกายภาพ.
ส่วนจากมากไปน้อยของแผนภาพนั้นมีเงื่อนไขเนื่องจากพื้นที่หน้าตัดที่แท้จริงของตัวอย่างหลังจากการคอจะน้อยกว่าพื้นที่เริ่มต้นซึ่งกำหนดพิกัดของแผนภาพอย่างมีนัยสำคัญ ความเครียดที่แท้จริงสามารถรับได้หากขนาดของแรงในแต่ละช่วงเวลา P t หารด้วยพื้นที่หน้าตัดจริงในช่วงเวลาเดียวกัน F t:
ในรูป 2.18a แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้สอดคล้องกับเส้นประ จนถึงจุดแข็งสูงสุด S และ σ เกือบจะตรงกัน ในขณะที่เกิดการแตกร้าว ความเครียดที่แท้จริงจะเกินกว่าความต้านทานแรงดึง σ pc อย่างมาก และยิ่งกว่านั้นคือความเครียดในขณะที่เกิดการแตก σ r ให้เราแสดงพื้นที่คอ F 1 ถึง ψ และค้นหา S r
Þ Þ 
.
สำหรับเหล็กดัด ψ = 50 – 65% หากเราใช้ ψ = 50% = 0.5 เราจะได้ S р = 2σ р เช่น ความเครียดที่แท้จริงจะยิ่งใหญ่ที่สุดในช่วงเวลาของการแตกซึ่งค่อนข้างสมเหตุสมผล
2.6.2. การทดสอบแรงอัดของวัสดุชนิดต่างๆ
การทดสอบแรงอัดให้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุน้อยกว่าการทดสอบแรงดึง อย่างไรก็ตามจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องระบุคุณสมบัติทางกลของวัสดุ ดำเนินการกับตัวอย่างในรูปทรงกระบอกซึ่งมีความสูงไม่เกิน 1.5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางหรือกับตัวอย่างในรูปของลูกบาศก์
ลองดูแผนภาพการอัดของเหล็กและเหล็กหล่อ เพื่อความชัดเจนเราจะพรรณนาพวกมันให้อยู่ในรูปเดียวกันกับแผนภาพแรงดึงของวัสดุเหล่านี้ (รูปที่ 2.19) ในไตรมาสแรกจะมีไดอะแกรมความตึงเครียด และในไตรมาสที่สามคือไดอะแกรมการบีบอัด
ที่จุดเริ่มต้นของการโหลด แผนภาพกำลังอัดของเหล็กจะเป็นเส้นตรงที่มีความลาดเอียงเหมือนกับระหว่างแรงดึง จากนั้นแผนภาพจะเคลื่อนเข้าสู่พื้นที่คราก (พื้นที่ครากไม่แสดงชัดเจนเท่ากับระหว่างความตึงเครียด) นอกจากนี้เส้นโค้งจะโค้งงอเล็กน้อยและไม่หลุดออกเพราะว่า ตัวอย่างเหล็กไม่ถูกทำลาย แต่เพียงทำให้แบนเท่านั้น โมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็ก E ภายใต้แรงอัดและแรงดึงจะเท่ากัน ความแข็งแรงของผลผลิต σ t + = σ t - ก็เหมือนกันเช่นกัน เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับกำลังรับแรงอัด เช่นเดียวกับที่เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับลักษณะความเป็นพลาสติก
แผนภาพความตึงและแรงอัดของเหล็กหล่อมีรูปร่างคล้ายกัน: พวกมันโค้งงอตั้งแต่เริ่มต้นและแตกหักเมื่อถึงน้ำหนักสูงสุด อย่างไรก็ตาม เหล็กหล่อทำงานได้ดีในการบีบอัดมากกว่าแรงดึง (σ นิ้ว - = 5 σ นิ้ว +) ความต้านแรงดึง σ pch เป็นคุณลักษณะทางกลเพียงอย่างเดียวของเหล็กหล่อที่ได้รับระหว่างการทดสอบแรงอัด
แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างการทดสอบระหว่างเพลตเครื่องจักรกับปลายของตัวอย่างมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลการทดสอบและลักษณะของการทำลาย ตัวอย่างเหล็กทรงกระบอกมีรูปร่างเป็นถัง (รูปที่ 2.20a) รอยแตกจะปรากฏในลูกบาศก์เหล็กหล่อที่มุม 45 0 ไปยังทิศทางของน้ำหนัก หากเราแยกอิทธิพลของแรงเสียดทานโดยการหล่อลื่นปลายของตัวอย่างด้วยพาราฟิน รอยแตกจะปรากฏขึ้นในทิศทางของโหลดและแรงสูงสุดจะน้อยลง (รูปที่ 2.20, b และ c) วัสดุที่เปราะส่วนใหญ่ (คอนกรีต หิน) จะล้มเหลวภายใต้แรงอัดในลักษณะเดียวกับเหล็กหล่อ และมีแผนภาพแรงอัดที่คล้ายกัน
เป็นที่สนใจในการทดสอบไม้ - แอนไอโซทรอปิกเช่น มีความแข็งแรงต่างกันขึ้นอยู่กับทิศทางของแรงสัมพันธ์กับทิศทางของเส้นใยของวัสดุ พลาสติกไฟเบอร์กลาสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ ก็เป็นแบบแอนไอโซทรอปิกเช่นกัน เมื่อบีบอัดไปตามเส้นใย ไม้จะแข็งแรงกว่าเมื่อบีบอัดข้ามเส้นใยมาก (ส่วนโค้ง 1 และ 2 ในรูปที่ 2.21) เส้นโค้งที่ 1 คล้ายกับเส้นโค้งแรงอัดของวัสดุที่เปราะ การทำลายล้างเกิดขึ้นเนื่องจากการกระจัดของส่วนหนึ่งของลูกบาศก์สัมพันธ์กับอีกส่วนหนึ่ง (รูปที่ 2.20, d) เมื่อบีบอัดข้ามเส้นใย ไม้จะไม่ยุบตัว แต่ถูกกดทับ (รูปที่ 2.20e)
เมื่อทำการทดสอบแรงดึงในตัวอย่างเหล็ก เราค้นพบการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติทางกลอันเป็นผลมาจากการยืดออกจนกระทั่งเกิดการเสียรูปตกค้างที่เห็นได้ชัดเจน - การชุบแข็งเย็น มาดูกันว่าตัวอย่างมีพฤติกรรมอย่างไรหลังจากการชุบแข็งระหว่างการทดสอบแรงอัด ในรูปที่ 2.19 แผนภาพจะแสดงด้วยเส้นประ การบีบอัดเป็นไปตามเส้นโค้ง NC 2 L 2 ซึ่งอยู่เหนือแผนภาพการบีบอัดของตัวอย่างที่ไม่ได้ผ่านกระบวนการชุบแข็ง OC 1 L 1 และเกือบจะขนานกับส่วนหลัง หลังจากการชุบแข็งด้วยแรงดึง ขีดจำกัดของสัดส่วนและผลผลิตอัดจะลดลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ Bauschinger ซึ่งตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ผู้บรรยายปรากฏการณ์นี้เป็นครั้งแรก
2.6.3. การกำหนดความแข็ง
การทดสอบทางกลและเทคโนโลยีที่พบบ่อยมากคือการกำหนดความแข็ง นี่เป็นเพราะความเร็วและความเรียบง่ายของการทดสอบดังกล่าวและคุณค่าของข้อมูลที่ได้รับ: ความแข็งเป็นตัวกำหนดลักษณะของพื้นผิวของชิ้นส่วนก่อนและหลังการประมวลผลทางเทคโนโลยี (การชุบแข็ง ไนไตรดิ้ง ฯลฯ) ซึ่งเราสามารถตัดสินทางอ้อมได้ ขนาดของแรงดึง
ความแข็งของวัสดุเรียกว่าความสามารถในการต้านทานการแทรกซึมทางกลของวัตถุอื่นที่แข็งแกร่งกว่าเข้าไป ปริมาณที่แสดงถึงความแข็งเรียกว่าตัวเลขความแข็ง เมื่อกำหนดโดยวิธีการที่แตกต่างกัน มีขนาดและมิติต่างกัน และจะมีการระบุวิธีการกำหนดควบคู่ไปด้วยเสมอ
วิธีที่พบบ่อยที่สุดคือวิธีบริเนล การทดสอบประกอบด้วยการกดลูกบอลเหล็กชุบแข็งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง D ลงในตัวอย่าง (รูปที่ 2.22a) ลูกบอลจะถูกเก็บไว้เป็นระยะเวลาหนึ่งภายใต้ภาระ P ซึ่งเป็นผลมาจากการที่รอยประทับ (รู) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง d ยังคงอยู่บนพื้นผิว อัตราส่วนของโหลดเป็น kN ต่อพื้นที่ผิวของการพิมพ์ในหน่วย cm 2 เรียกว่าหมายเลขความแข็ง Brinell
. (2.30)
ในการกำหนดหมายเลขความแข็งของบริเนล ใช้เครื่องมือทดสอบพิเศษ วัดเส้นผ่านศูนย์กลางของการเยื้องด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบพกพา โดยปกติ HB จะไม่คำนวณโดยใช้สูตร (2.30) แต่หาได้จากตาราง
การใช้หมายเลขความแข็ง HB สามารถรับค่าประมาณความต้านทานแรงดึงของโลหะบางชนิดได้โดยไม่ทำลายตัวอย่างเนื่องจาก มีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่าง σ นิ้วและ HB: σ นิ้ว = k ∙ HB (สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ k = 0.36 สำหรับเหล็กความแข็งแรงสูง k = 0.33 สำหรับเหล็กหล่อ k = 0.15 สำหรับโลหะผสมอลูมิเนียม k = 0.38 , สำหรับโลหะผสมไทเทเนียม k = 0.3)
วิธีที่สะดวกและแพร่หลายในการกำหนดความแข็ง ตามข้อมูลของร็อคเวลล์- ในวิธีนี้ จะใช้กรวยเพชรที่มีมุมยอด 120 องศาและรัศมีความโค้ง 0.2 มม. หรือลูกเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5875 มม. (1/16 นิ้ว) จะถูกใช้เป็นหัวกดที่กดลงในตัวอย่าง การทดสอบจะเกิดขึ้นตามรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 1 2.22 ข. ขั้นแรก ให้กดกรวยเข้าด้วยแรงเบื้องต้น P0 = 100 N ซึ่งจะไม่เอาออกจนกว่าจะสิ้นสุดการทดสอบ ภายใต้ภาระนี้ กรวยจะจมอยู่ที่ความลึก h0 จากนั้นจึงใช้โหลดเต็ม P = P 0 + P 1 กับกรวย (สองตัวเลือก: A – P 1 = 500 N และ C – P 1 = 1400 N) และความลึกของการเยื้องจะเพิ่มขึ้น หลังจากลบโหลดหลัก P 1 แล้วความลึก h 1 จะยังคงอยู่ ความลึกของการเยื้องที่ได้รับเนื่องจากภาระหลัก P 1 เท่ากับ h = h 1 – h 0 แสดงถึงความแข็งแบบร็อกเวลล์ หมายเลขความแข็งถูกกำหนดโดยสูตร
, (2.31)
โดยที่ 0.002 คือค่าการแบ่งสเกลของตัวบ่งชี้เครื่องทดสอบความแข็ง
มีวิธีอื่นในการพิจารณาความแข็ง (วิกเกอร์ส ชอร์ ความแข็งระดับไมโคร) ซึ่งไม่ได้กล่าวถึงในที่นี้
แรงดันไฟฟ้าสูงสุดพวกเขาพิจารณาถึงความเครียดที่เกิดสภาวะที่เป็นอันตรายในวัสดุ (การแตกหักหรือการเสียรูปที่เป็นอันตราย)
สำหรับ พลาสติกวัสดุที่พิจารณาถึงความเครียดขั้นสูงสุด ความแข็งแรงของผลผลิตเพราะ การเสียรูปพลาสติกที่เกิดขึ้นจะไม่หายไปหลังจากถอดโหลดออก:
สำหรับ บอบบางวัสดุที่ไม่มีการเสียรูปพลาสติกและเกิดการแตกหักแบบเปราะ (ไม่มีการเกิดคอ) ความเครียดสูงสุดจะเกิดขึ้น ความต้านทานแรงดึง:
สำหรับ เหนียวเปราะวัสดุ ความเค้นสูงสุดถือเป็นความเค้นที่สอดคล้องกับการเสียรูปสูงสุด 0.2% (หนึ่งร้อย.2):
แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต- แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่วัสดุควรทำงานได้ตามปกติ
ได้รับความเค้นที่อนุญาตตามขีดจำกัด 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
การคำนวณความแข็งแกร่งจะดำเนินการตามเงื่อนไขความแข็งแกร่ง - 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. กำหนดพื้นที่หน้าตัดที่ต้องการของลำแสงและเลือกขนาดสำหรับสองกรณี
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 สภาวะความแข็งแรงในการคำนวณแรงดึงและแรงอัดแตกต่างกันหรือไม่
 |
ตอบคำถามทดสอบ