Допускаемые напряжения

При расчете машин нужно пользоваться напряжениями, которые можно без боязни разрушения или значительных пластических деформаций допускать для выбранных материалов. Такие напряжения принято называть допускаемыми напряжениями. Существуют два способа нахождения допускаемых напряжений: аналитический и табличный.

По аналитическому способу сущность расчета по допускаемым напряжениям сводится к обеспечению условия, когда максимальные растягивающие или сжимающие напряжения не превышают допускаемых напряжений .

.

Расчет по допускаемым напряжениям раньше использовался и в строительстве, а в настоящее время - только в машиностроении.

По аналитическому методу допускаемые напряжения находят путем деления предельных напряжений на коэффициент запаса прочности:

.

Для хрупких материалов предельным напряжением является предел прочности:

;

для пластичных материалов - предел текучести:

.

Коэффициент запаса k обеспечивает запас прочности детали, так как напряжение не должно достигать . Поэтому k>l, причем для хрупких материалов он выше, чем для пластичных, например, для стали k= 1,5, для бетона k=3. Это вызвано тем, что при кратковременном достижении напряжения, равного разрушения не происходит и остаточные деформации для пластичных материалов будут незначительны. Для хрупких материалов, если , то произойдет разрушение.

Значение коэффициента запаса зависит от трех факторов:

а) точности определения нагрузки и напряжений. В реальных конструкциях нагрузки и напряжения определяются с какой-то долей погрешности. Чем выше погрешность, тем больше значение коэффициента запаса прочности;

б) однородности материала и соответствия технологии обработки. Все материалы имеют неоднородность, кроме того, при изготовлении деталей всегда наблюдаются какие-то отклонения в технологии, чем выше этот фактор, тем больше значение коэффициента запаса прочности;

в) ответственности детали. Одинаковая деталь может выполнять различные функции. Болт может крепить облицовку у автомобиля и крепить нижнюю головку шатуна. Степень ответственности различная. Чем выше ответственность детали, тем больше значение коэффициента запаса прочности.

Табличный способ. Обобщенные значения допускаемых напряжений даются в таблицах справочников. Способ имеет недостаток – не учитывает предыдущие три фактора.