قدرت تحت تنش متغیر محاسبه قدرت تحت تنش های متغیر تمرینات عملی در بخش

در حین کار، بسیاری از قطعات ماشین تنش‌های متغیری را با زمان (معمولاً چرخه‌ای) تجربه می‌کنند: قطعات مکانیزم میل لنگ، محورهای خودرو، شفت‌های گیربکس و غیره. تجربه نشان می‌دهد که تحت تنش‌های متغیر، پس از تعداد چرخه‌های معین، ممکن است تخریب قطعه اتفاق بیفتد، در حالی که در همان تنش ثابت در طول زمان، تخریب رخ نمی‌دهد. یک مثال سیم است. تعداد چرخه های قبل از شکست به مواد و دامنه تنش بستگی دارد و به طور گسترده ای متفاوت است. تخریب یک ماده در اثر تنش های متناوب را خستگی می گویند.

مکانیسم تخریب را توضیح دهید. ماهیتی محلی دارد. تجمع آسیب خستگی منجر به تشکیل یک ماکروترک می شود. شکست ناشی از ایجاد ترک خستگی است.

رایج ترین و خطرناک ترین قانون برای یک ماده، قانون هارمونیک تغییر تنش است. چرخه تنش با پارامترهای زیر مشخص می شود:

حداکثر و حداقل تنش سیکلی؛

ولتاژ سیکل متوسط

دامنه چرخه: ;

ضریب عدم تقارن چرخه:

شکل 1. ویژگی های چرخه تنش

چنین چرخه ای متقارن نامیده می شود.

این چرخه ضربان دار نامیده می شود.

تمام اصطلاحات و تعاریف برای تنش های مماسی متغیر نیز معتبر هستند، اگر با آن جایگزین شوند.

حد استقامت

برای محاسبه استحکام تحت تنش های متغیر، شناخت مشخصات مکانیکی مواد که از طریق آزمایش های ویژه مشخص می شود، ضروری است. یک میله صیقلی صاف با مقطع و طول گرد بردارید. تحت یک چرخه متقارن در دامنه های مختلف قرار می گیرد. نموداری از دستگاه تست و روش تست ارائه دهید. نمونه به سمت نابودی آورده می شود و تعداد چرخه ها تا زمان تخریب مشخص می شود. منحنی حاصل را منحنی خستگی یا منحنی Wöhler می نامند. (شکل 2).

شکل 2. منحنی خستگی

این منحنی از این جهت قابل توجه است که با شروع از یک ولتاژ مشخص، تقریباً به صورت افقی پیش می رود. این بدان معنی است که در ولتاژهای کمتر از یک ولتاژ محدود کننده خاص، نمونه می تواند چرخه های بی شماری را تحمل کند.

حداکثر تنش متناوب که یک ماده می تواند بدون تخریب تحمل کند، برای هر تعداد چرخه، حد استقامت نامیده می شود و تعیین می شود.

آزمایش ها معمولاً تا تعداد پایه چرخه انجام می شوند. برای فولادهای کربنی، برای فولادهای سخت شده و فلزات غیر آهنی پذیرفته شده است. وابستگی های تجربی به صورت تجربی ایجاد شده اند:

عوامل موثر بر حد استقامت

حد استقامت قطعات نه تنها به خواص مواد، بلکه به شکل، اندازه و روش های ساخت آنها نیز بستگی دارد.

تاثیر تمرکز استرس

همانطور که مشخص است در مکان هایی که تغییر شدید در ابعاد قسمت PS (سوراخ ها، فرورفتگی ها، فیله ها، کلیدها، نخ ها) وجود دارد، افزایش موضعی تنش رخ می دهد. این پدیده تمرکز استرس نامیده می شود. جزئیات را در مقایسه با نمونه کاهش می دهد. این کاهش توسط ضریب تمرکز تنش موثر که به صورت تجربی تعیین می شود در نظر گرفته می شود. برابر است با نسبت حد استقامت یک نمونه صاف به نمونه با افزایش دهنده تنش معین.

مقادیر در کتاب های مرجع آورده شده است.

تاثیر اندازه قطعات

به طور تجربی ثابت شده است که با افزایش حجم نمونه کاهش می یابد. تأثیر ابعاد نمونه بر روی ضریب مقیاس در نظر گرفته می شود که به صورت تجربی تعیین می شود و برابر با نسبت است.

معمولا آن را می گیرند. آنها در کتاب های مرجع آورده شده اند.

تاثیر وضعیت سطح قطعه.

وجود خط و خش و بی نظمی در سطح قطعه منجر به کاهش حد استقامت قطعه می شود. وضعیت سطح قطعه بستگی به نوع ماشین کاری دارد. تأثیر شرایط سطح بر اندازه قطعه توسط ضریبی که به طور تجربی تعیین می شود در نظر گرفته می شود و برابر است با:

این ضریب در کتاب های مرجع آورده شده است.

همه عوامل فوق را می توان با یک عامل برای تغییر حد استقامت در نظر گرفت.

سپس حد استقامت قطعه

اگر یک نمونه استاندارد از ماده مورد مطالعه را در شرایط یک چرخه تنش نامتقارن آزمایش کنیم، نمودار تنش حدی نشان داده شده در شکل 3 را به دست خواهیم آورد.

شکل 3. نمودار تنش نهایی

روش آزمایش و ساخت نمودار را شرح دهید.

این نمودار به شما امکان می دهد نزدیکی شرایط عملیاتی را به شرایط محدود کننده قضاوت کنید. برای انجام این کار، نقطه عملیاتی (B) با مختصات بر روی نمودار رسم می شود

مقادیر محاسبه شده تنش متوسط ​​و پیک در قطعه کجا و هستند. در اینجا دامنه تنش با در نظر گرفتن کاهش حد خستگی قطعه افزایش می یابد. درجه نزدیکی نقطه عملیاتی به منحنی حدی برای قضاوت در مورد خطر شرایط عملیاتی استفاده می شود. اگر نقطه کار خارج از نمودار باشد، قطعاً خرابی خستگی رخ خواهد داد.

ساخت این نمودار به زمان و منابع مادی زیادی نیاز دارد. بنابراین، نمودار واقعی توسط CD مستقیم طرحواره می شود. سپس این نمودار را می توان بدون آزمایش ساخت.

تعیین ضریب ایمنی در ولتاژهای متغیر

ضریب ایمنی آشکارا برابر با نسبت بخش OA به بخش OB است (شکل 3). پس از ساخت و سازهای هندسی به دست می آید:

ضریب حساسیت ماده به عدم تقارن چرخه کجاست.

تحت اثر تنش های مماسی متناوب

ضرایب در کتاب های مرجع آورده شده است.

با عمل همزمان تنش های معمولی و مماسی متناوب، عامل ایمنی کلی است

در اکثریت قریب به اتفاق موارد، محاسبات مقاومت برای قطعاتی که تحت تنش های متناوب کار می کنند به عنوان محاسبات آزمایشی انجام می شود. این در درجه اول به این دلیل است که ضریب کلی برای کاهش حد استقامت یا در فرآیند طراحی یک قطعه را فقط می توان تقریباً انتخاب کرد، زیرا طراح (طراح) در این مرحله از کار فقط ایده های بسیار تقریبی در مورد اندازه و اندازه دارد. شکل قطعه محاسبه طراحی یک قطعه، که برای تعیین ابعاد اصلی آن است، معمولاً بدون در نظر گرفتن تغییرپذیری تنش، اما با استفاده از تنش‌های مجاز کاهش یافته انجام می‌شود.

پس از تکمیل نقشه کاری قطعه، با در نظر گرفتن تغییرپذیری تنش، و همچنین عوامل طراحی و فناوری مؤثر بر استحکام خستگی قطعه، محاسبه تأیید صحت آن انجام می‌شود. در این حالت، ضرایب ایمنی محاسبه شده برای یک یا چند بخش ظاهراً خطرناک قطعه تعیین می شود. این فاکتورهای ایمنی با مواردی که برای قطعات مشابه با آنچه در شرایط عملیاتی طراحی شده است، اختصاص داده شده یا توصیه می‌شوند، مقایسه می‌شوند. با چنین محاسبه تأییدی، شرط استحکام شکل دارد

ارزش ضریب ایمنی مورد نیاز به تعدادی از شرایط بستگی دارد که مهمترین آنها عبارتند از: هدف قطعه (میزان مسئولیت آن)، شرایط کار. دقت تعیین بارهای وارد بر آن، قابلیت اطمینان اطلاعات در مورد خواص مکانیکی مواد آن، مقادیر ضرایب تمرکز تنش و غیره معمولا

اگر ضریب ایمنی محاسبه شده کمتر از حد مورد نیاز باشد (یعنی استحکام قطعه ناکافی باشد) یا به طور قابل توجهی بیشتر از حد مورد نیاز باشد (یعنی قطعه غیراقتصادی باشد)، لازم است تغییرات خاصی در ابعاد و طراحی قطعه اعمال شود و در برخی موارد حتی مطالب او را تغییر می دهند.

اجازه دهید تعیین عوامل ایمنی برای تنش تک محوری و برش خالص را در نظر بگیریم. اولین نوع از این نوع حالت تنش، همانطور که مشخص است، در حین کشش (فشردگی)، خمش مستقیم یا مایل و خمش و کشش (یا فشار) ترکیبی تیر رخ می دهد. به یاد بیاوریم که تنش های برشی در حین خمش (مستقیم و مایل) و ترکیب خمش با بار محوری در نقطه خطرناک تیر معمولاً کوچک هستند و هنگام محاسبه مقاومت نادیده گرفته می شوند، یعنی اعتقاد بر این است که یک تک محوری حالت استرس در نقطه خطرناک ایجاد می شود.

برش خالص در نقاط یک تیر پیچشی با مقطع دایره ای رخ می دهد.

در بیشتر موارد، ضریب ایمنی با این فرض تعیین می‌شود که چرخه کاری تنش‌های ایجاد شده در قسمت محاسبه‌شده در طول عملیات آن مشابه سیکل حدی است، یعنی ضرایب عدم تقارن R و ویژگی‌های چرخه عملیاتی و حدی هستند. یکسان.

ضریب ایمنی را می توان به سادگی در مورد چرخه متقارن تغییرات تنش تعیین کرد، زیرا معمولاً حدود استقامت مواد در چنین چرخه هایی مشخص است و محدودیت های استقامت قطعات محاسبه شده را می توان با استفاده از مقادیر محاسبه کرد. ضریب ایمنی، نسبت حد استقامتی است که برای قطعه تعیین می شود، به مقدار اسمی حداکثر ولتاژی که در نقطه خطرناک قطعه اتفاق می افتد. مقدار اسمی مقدار تنش است که توسط فرمول های اساسی برای استحکام مواد تعیین می شود، یعنی بدون در نظر گرفتن عوامل مؤثر بر مقدار حد استقامت (غلظت استرس و غیره).

بنابراین، برای تعیین ضریب ایمنی برای چرخه های متقارن، وابستگی های زیر را به دست می آوریم:

هنگام خم شدن

در فشار-کشش

در پیچش

هنگام تعیین ضریب ایمنی در مورد یک چرخه نامتقارن، مشکلات به دلیل فقدان داده های تجربی لازم برای ساختن بخشی از خط تنش حدی ایجاد می شود (شکل 7.15 را ببینید). توجه داشته باشید که عملاً نیازی به ساخت کل نمودار دامنه های محدود کننده نیست، زیرا برای چرخه هایی با محدودیت های استقامتی بیشتر از قدرت تسلیم، ضریب ایمنی باید با سیالیت (برای مواد پلاستیکی) تعیین شود، یعنی محاسبه باید به صورت انجام شود. در مورد بارهای عمل استاتیک.

اگر یک بخش AD از منحنی حدی به‌طور تجربی به‌دست‌آمده باشد، ضریب ایمنی را می‌توان با یک روش گرافیکی-تحلیلی تعیین کرد. به عنوان یک قاعده، این داده های تجربی وجود ندارند و منحنی AD تقریباً با یک خط مستقیم ساخته شده از هر دو نقطه جایگزین می شود، که مختصات آن به صورت تجربی تعیین می شود. در نتیجه، یک نمودار به اصطلاح طرحواره از دامنه های محدود کننده به دست می آید که در محاسبات قدرت عملی استفاده می شود.

بیایید راه های اصلی برای طرحواره سازی منطقه امن نمودار دامنه حد را در نظر بگیریم.

در روش محاسباتی مدرن، نمودار سورنسن-کیناشوویلی اغلب مورد استفاده قرار می گیرد، که در ساخت آن، بخش AD با یک خط مستقیم که از طریق نقاط A و C ترسیم شده است، جایگزین می شود که مربوط به چرخه های متقارن و حد صفر صفر است (شکل 9.15). ، آ). مزیت این روش دقت نسبتاً بالای آن است (تقریبا خط مستقیم AC، نزدیک به منحنی؛ عیب آن این است که علاوه بر مقدار حد استقامت برای یک چرخه متقارن، داشتن داده های تجربی در مورد مقدار ضروری است. از حد استقامت) همچنین برای یک سیکل صفر.

هنگام استفاده از این نمودار، ضریب ایمنی با استقامت (شکست خستگی) تعیین می شود، اگر پرتو چرخه های مشابه با داده شده خط مستقیم را قطع کند و با سیالیت، اگر پرتو مشخص شده خط را قطع کند.

دقت کمی کمتر، اما در بسیاری موارد برای محاسبات عملی کافی است، با روشی مبتنی بر تقریب بخش AD منحنی حدی با یک پاره خط مستقیم (شکل 9.15b) که از نقاط A (مرتبط با چرخه متقارن) کشیده شده است، به دست می آید. و B (مربوط به تنش های ثابت محدود کننده) .

مزیت روش مورد بررسی این است که مقدار داده های تجربی مورد نیاز در مقایسه با قبلی کمتر است (داده های مربوط به مقدار حد استقامت در سیکل صفر مورد نیاز نیست). کدام یک از عوامل ایمنی، برای شکست خستگی یا برای تسلیم، کوچکتر است به همان روشی که در مورد قبلی تعیین می شود.

در نوع سوم نمودارهای شماتیک (شکل 9.15، ج)، خط مستقیم تقریبی از طریق نقطه A و مقداری P ترسیم می‌شود که ابسیسا با پردازش نمودارهای تنش حدی به‌دست‌آمده تجربی موجود تعیین می‌شود. برای فولاد می توان با دقت کافی فرض کرد که قطعه OP - s برابر است دقت چنین نمودارهایی تقریباً هیچ تفاوتی با دقت نمودارهای ساخته شده با روش سورنسن-کیناشویلی ندارد.

نمودار شماتیکی که در آن منطقه امن با خط مستقیم AL محدود شده است به ویژه ساده است (شکل 9.15، d). به راحتی می توان دریافت که محاسبات با استفاده از چنین نموداری بسیار غیراقتصادی هستند، زیرا در نمودار شماتی شده خط تنش حدی به طور قابل توجهی کمتر از خط تنش حدی واقعی قرار دارد.

علاوه بر این، چنین محاسبه ای معنای فیزیکی مشخصی ندارد، زیرا مشخص نیست که چه عامل ایمنی، برای خستگی یا سیال بودن، تعیین می شود. با وجود این کاستی های جدی، نمودار در شکل 1. 9.15، و گاهی اوقات در عمل خارجی استفاده می شود. در عمل داخلی، چنین نموداری در سال های اخیر مورد استفاده قرار نگرفته است.

اجازه دهید یک عبارت تحلیلی برای تعیین ضریب ایمنی برای شکست خستگی بر اساس نمودارهای شماتیک در نظر گرفته شده دامنه های محدود کننده استخراج کنیم. در مرحله اول اشتقاق، ما تأثیر عواملی را که حد استقامت را کاهش می‌دهند، در نظر نمی‌گیریم، یعنی ابتدا فرمولی مناسب برای نمونه‌های آزمایشگاهی معمولی به دست می‌آوریم.

فرض کنید نقطه N، نشان دهنده چرخه وظیفه تنش، در منطقه قرار دارد (شکل 10.15) و بنابراین، زمانی که تنش به مقدار تعیین شده توسط نقطه افزایش می یابد، شکست خستگی رخ می دهد (همانطور که قبلا نشان داده شد، فرض کنید که چرخه های عملیاتی و حدی مشابه هستند). ضریب ایمنی برای شکست خستگی برای چرخه نشان داده شده توسط نقطه N به عنوان نسبت تعریف می شود

اجازه دهید از نقطه N یک خط موازی با خط و یک خط افقی NE رسم کنیم.

از تشابه مثلث ها چنین بر می آید که

همانطور که از شکل زیر آمده است. 10.15،

اجازه دهید مقادیر به دست آمده از OA را جایگزین و برابر با (a) کنیم:

به طور مشابه در مورد تنش های مماسی متغیر

مقادیر به نوع نمودار تنش حدی طرح‌واره‌ای که برای محاسبه اتخاذ شده و به جنس قطعه بستگی دارد.

بنابراین، اگر نمودار Sorensen-Kinasoshvili را بپذیریم (به شکل 9.15، a مراجعه کنید)، سپس

به همین ترتیب،

با توجه به نمودار شماتیک نشان داده شده در شکل. 9.15، ب،

(20.15)

به همین ترتیب،

(21.15)

مقادیر و هنگام محاسبه با استفاده از روش Sørensen-Kinasoshvili را می توان از داده های داده شده گرفته شود (جدول 1.15).

جدول 1.15

مقادیر ضرایب برای فولاد

هنگام تعیین ضریب ایمنی برای یک قطعه خاص، لازم است تأثیر ضریب کاهش در حد استقامت را در نظر گرفت. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که تمرکز تنش، اثر مقیاس و وضعیت سطح تنها در مقادیر حداکثر دامنه ها و عملاً هیچ تأثیری بر مقادیر حداکثر تنش های متوسط ​​ندارند. بنابراین، در عمل محاسبات، مرسوم است که ضریب کاهش در حد استقامت را فقط با تنش دامنه چرخه مرتبط کنیم. سپس فرمول های نهایی برای تعیین فاکتورهای ایمنی برای شکست خستگی به صورت زیر خواهد بود: در خمش

(22.15)

در پیچش

(23.15)

برای فشرده سازی تنش، باید از فرمول (22.15) استفاده شود، اما در عوض، حد استقامت را به جای یک چرخه کشش-فشرده متقارن در آن جایگزین کنید.

فرمول‌های (22.15)، (23.15) برای تمام روش‌های مشخص شده طرح‌واره‌سازی نمودارهای تنش حدی معتبر هستند. فقط مقادیر ضرایب تغییر می کند

فرمول (22.15) برای چرخه‌هایی با تنش‌های متوسط ​​مثبت به‌دست آمد؛ برای چرخه‌هایی با تنش‌های متوسط ​​منفی (فشاری)، باید فرض کرد، یعنی از این فرض پیش رفت که در ناحیه فشار، خط تنش محدود کننده موازی با محور آبسیسا است.

• محاسبه نیروی یک تنش متغیر هنگام محاسبه استحکام تحت تنش‌های متغیر، استحکام یک قطعه معمولاً با مقدار ضریب ایمنی واقعی P ارزیابی می‌شود، در مقایسه با ضریب ایمنی مجاز تعیین شده توسط هنجار، شرط مقاومت n نوشته می‌شود. > برای مثال، فاکتورهای ایمنی P را می توان تقریباً با استفاده از نمای شماتیک دامنه محدود کننده تعیین کرد. 460.6 ابتدا ضریب ایمنی را برای یک استاندارد صاف پیدا کنید

نمونه ها، نه قسمت واقعی بار خارجی فرض می کند که چرخه کاری که در آن ضریب ایمنی تعیین می شود و سیکل حدی مربوطه به روشی مشابه تغییر می کند. از منبع نمودار (نگاه کنید به نمودار 460.6) پرتو 01 را در یک زاویه تعریف شده رسم کنید (§a = -، که در آن AA دامنه و ولتاژ متوسط ​​چرخه وظیفه است. نقطه M روی خط مستقیم با مختصات AA و در، چرخه وظیفه را مشخص می کند. نقطه مختصات N l 18 مرتبه در هکتار 1037 549i putt مقدار محدود همان چرخه را مشخص می کند. بنابراین، مقدار ضریب ایمنی p را می توان تعیین کرد.

به عنوان (نسبت قطعه W. اگر پرتو 01 خط مستقیم AB را قطع کند، افزایش تنش چرخه باعث شکست خستگی می شود لیودمیلا فیرمال

نمونه. ضریب ایمنی برای شکست خستگی در این مورد با n# بیان می شود، جایی که نقطه N روی خط مستقیم AB قرار دارد و معادله (18.11) را برآورده می کند. 0_1=аш+п^а، (18.13) از کجا PJ= (18.14) ضریب ایمنی برای یک نمونه صاف به دست می آید. استحکام یک قطعه به اندازه و شکل قطعه و وضعیت سطح آن بستگی دارد. همه اینها با ضریب مربوطه، ضریب تمرکز تنش موثر ka، ضریب حساسیت سطح p و ضریب مقیاس EE در نظر گرفته می‌شوند. برای به دست آوردن حداکثر نشانگر دامنه قطعه مربوطه، لازم است

حد استقامت در یک سیکل متقارن را -?- بار کاهش دهید، یا همان چیزی است که وقتی دامنه ولتاژ چرخه کاری AA افزایش می یابد، فرمول (18.13) به شکل ضریب ایمنی قطعه برابر است با مقادیر زیر (18.15)) (18.16) لطفاً توجه داشته باشید که به جای شکل از if استفاده می کنید. 460، B) طرح های ساده شده اضافی را که بر اساس دو نقطه ساخته شده اند اعمال کنید (شکل 460، a)، در فرمول (18.16) فقط ضریب زاویه ای f خط مستقیم AB تغییر می کند. در این حالت ، باید بگیرید اگر پرتو 01 یک خط مستقیم را قطع کند ، تنش های چرخه ای افزایش یافته به دلیل ظاهر تغییر شکل پلاستیک در آن قطعه را غیرفعال می کند. 550 هم کارایی سهام، نسبت به قدرت تسلیم، با l نشان داده شده و با استفاده از فرمول آنتی بادی طلا = - - - و شاه محاسبه می شود. KTG AA+~T (18.17) برای قطعات از

• در فولاد با مقاومت بالا، شکست می تواند به دلیل کاهش استحکام ساکن به دلیل تمرکز تنش رخ دهد. این حالت زمانی امکان پذیر است که ضریب عدم تقارن نزدیک به وحدت باشد. ضریب حاشیه در این مورد با فرمول D. V. d (18.18) تعیین می شود که در آن ov مقاومت کششی است. o-ولتاژ، بدون در نظر گرفتن غلظت تعیین می شود. - ضریب با در نظر گرفتن کاهش استحکام ساکن به دلیل تمرکز تنش، ضریب تمرکز تنش استاتیک موثر. محاسبه فوق به حالت تنش تک محوری اشاره دارد. برای یک حالت تنش سطحی یا حجمی، کار ارزیابی مقاومت بسیار پیچیده‌تر است. تئوری قدرت توسعه یافته و به خوبی توسط آزمایشات آزمایش شده است

در ولتاژ ثابت، مستقیماً در مورد ولتاژ نوسانی قابل اعمال نیست. در حال حاضر این مشکل به طور رضایت بخشی حل نشده است. در عمل، محاسبات از وابستگی‌های زیر در حالت‌های تنش صفحه استفاده می‌کنند که با یک تنش معمولی o و یک تنش برشی t مشخص می‌شوند: (18.19) در اینجا ضریب ایمنی p مورد نیاز برای یک حالت تنش صفحه، PA، p~ - با فرض که فقط تنش معمولی o یا تنش مماسی مطابق با رابطه (18.16) عمل می کند. وابستگی (18.19) توسط برخی آزمایشات تایید شده است. همچنین سومین نظریه مقاومت (تئوری حداکثر تنش برشی) را در مورد تنش ها و T گسترش می دهد.

تغییرات در یک چرخه متقارن در یک مرحله در صورت عدم وجود تغییرات فاز در هجده * 551 از معادله (18.19) مورد نیاز است لیودمیلا فیرمال

ضریب ایمنی (18.20)) P r و M E R1. پین های پیستون لوله ای موتور با نیروی P بارگذاری می شوند که از P = 6000 کیلوگرم تا P = - 2000 کیلوگرم متغیر است. مشخصات مکانیکی ماده پین ​​پیستون: استحکام تسلیم = = = 10000 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع استحکام کششی AB = 8000 کیلومتر بر ثانیه، سیکل متقارن یا حد استقامت، * = 5000 کیلومتر بر متر مربع، سیکل صفر o-7500 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع سطح بیرونی پین‌ها جلا داده شده است. ضریب حساسیت سطح p=1; ضریب مقیاس E0=0.9; عامل تمرکز استرس موثر = 1.1. ضریب ایمنی تحت بارگذاری خستگی را تعیین کنید. برای برنج. 463 نمودار انتقال نیرو به انگشت را نشان می دهد و در نمودار قرار دارد. 463، ب-گراف ممان خمشی. 1 گرم (1=30mm0=50mm و (1=30mm / شکل،

463A.< При изгибе конструкция сечения равна ^изг-2а+2)~Б ‘ 2 4~ = ~ (4 — 1 , 2 5) = 1,375 П. Момент сопротивления секции г — (вперед)! =2 ‘ 44cm3- 552 максимальные и минимальные значения изгибающего момента: Mi zgtah=1,375 Rtah=1,375-6000=8250 кг-см\Mizgtk1=1,375 rt1p=1,375 (-2000)= — 2750 кг-см. Максимальное и минимальное нормальное напряжение тока OTA= = 3380KPCM^-, M izg GP1P pip C / _ _ 2750 -2.44 Из Кпсм2. Амплитуда и среднее значение напряжения рабочего цикла °тахометра stt1p2 °a zzzo — ^и zo)=2255 кг / см2. тонна STT a x H~A gtnp Два. =338°+0^2.130)=P25kg1smg. Определим предельное значение напряжения нулевого цикла: амплитудное и среднее * А0 Два. Семь тысяч пятьсот Два. =3750kpcm?. Кроме того, создайте диаграмму предельной величины по известным

مقادیر a_yd d _ ^255 1.1 _ _ p-de. 'P e 1125 1l O2' 4 5, =68° 1-0, 9. ما معتقدیم که چرخه های عملیاتی و حدی مشابه هستند. نقطه M * AA=2720 kg/cm با مختصات چرخه وظیفه ولتاژ؟ و ______5000____ 0.333-1125 + - /D2+D2~y(1.23)2+ (4.14)2 - = 1.2.

در آستانه قرن XIX-XX. در ارتباط با ایجاد و ورود به زندگی روزمره انواع جدیدی از ماشین‌ها، تاسیسات و وسایل نقلیه که تحت بارهایی کار می‌کنند که به صورت چرخه‌ای در طول زمان تغییر می‌کنند، مشخص شد که روش‌های محاسباتی موجود نتایج قابل اعتمادی برای محاسبه چنین سازه‌هایی ارائه نمی‌دهند. برای اولین بار، پدیده مشابهی در حمل و نقل ریلی رخ داد، زمانی که تعدادی بلایای مربوط به شکستن محور خودروها و لکوموتیوهای بخار رخ داد.

بعدها مشخص شد که علت تخریب تنش های متناوب بوده که در حین حرکت قطار به دلیل چرخش محور خودرو به همراه چرخ ها ایجاد شده است. با این حال، در ابتدا پیشنهاد شد که در طول عملیات طولانی مدت، فلز ساختار کریستالی خود را تغییر دهد - خسته می شوداین فرض تایید نشد، اما نام "محاسبات خستگی" در عمل مهندسی حفظ شد.

بر اساس نتایج تحقیقات بیشتر، مشخص شد که شکست خستگی ناشی از فرآیندهای تجمع آسیب موضعی در ماده قطعه و ایجاد ترک است. دقیقاً این فرآیندهایی است که در حین کار ماشین‌ها، وسایل نقلیه، ماشین‌ابزارهای مختلف و سایر تاسیسات در معرض ارتعاش و انواع دیگر بارهای متغیر با زمان به وجود می‌آیند که بیشتر مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

اجازه دهید یک نمونه استوانه‌ای را در نظر بگیریم که در یک انتها در یک دوک ثابت است، در انتهای دیگر، در انتهای آزاد، نیرویی از طریق یاتاقان وارد می‌شود. اف(شکل 16.1).

برنج. 16.1.

نمودار لنگر خمشی نمونه بر اساس یک قانون خطی تغییر می کند و مقدار حداکثر آن برابر است FI.در نقاط مقطع نمونه آو که درحداکثر ولتاژ در قدر مطلق رخ می دهد. مقدار تنش نرمال در نقطه A خواهد بود

در صورت چرخش نمونه با سرعت زاویه ای، نقطه مقطع نسبت به صفحه عمل لنگر خمشی موقعیت خود را تغییر می دهد. در حین تینقطه مشخصه آاز طریق زاویه φ = ω/ می چرخد ​​و در موقعیت جدیدی قرار می گیرد آ"(شکل 16.2، آ).

برنج. 16.2.

ولتاژ در موقعیت جدید همان نقطه ماده برابر خواهد بود

به همین ترتیب، می توانید نکات دیگری را در نظر بگیرید و به این نتیجه برسید که هنگام چرخش نمونه، به دلیل تغییر موقعیت نقاط، تنش های نرمال مطابق قانون کسینوس تغییر می کند (شکل 16.2، ب).

برای توضیح روند شکست خستگی، لازم است از فرضیه های اساسی در مورد ماده، یعنی فرضیه تداوم و فرضیه همگن صرف نظر کنیم. مواد واقعی کامل نیستند. به عنوان یک قاعده، مواد در ابتدا دارای عیوب به شکل عیوب شبکه کریستالی، منافذ، ریزترک ها و آخال های خارجی است که باعث ناهمگونی ساختاری مواد می شود. در شرایط بارگذاری چرخه ای، ناهمگنی ساختاری منجر به ناهمگنی میدان تنش می شود. در ضعیف ترین نقاط قطعه، ریزترک هایی ظاهر می شوند که تحت تأثیر تنش های متغیر با زمان، شروع به رشد، ادغام و تبدیل می کنند. کرک اصلیهنگامی که در ناحیه تنش قرار می گیرد، ترک باز می شود و در ناحیه فشرده سازی، برعکس، بسته می شود.

منطقه کوچک محلی که اولین ترک در آن ظاهر می شود و از آنجا شروع می شود، نامیده می شود تمرکز شکست خستگیچنین منطقه ای معمولاً در نزدیکی سطح قطعات قرار دارد، اما ممکن است در صورت آسیب دیدن در عمق مواد ظاهر شود. وجود همزمان چندین منطقه منتفی نیست و بنابراین تخریب یک قسمت می تواند از چندین مرکز که با یکدیگر رقابت می کنند آغاز شود. در نتیجه ایجاد ترک ها، بخش ضعیف می شود تا زمانی که تخریب رخ دهد. پس از شکست، تشخیص ناحیه ایجاد ترک خستگی نسبتاً آسان است. در سطح مقطع قسمتی که در اثر خستگی از بین رفته است، دو ناحیه کاملاً متفاوت وجود دارد (شکل 16.3).

برنج. 16.3.

1 - ناحیه رشد ترک؛ 2 - ناحیه شکستگی شکننده

منطقه 1 با یک سطح براق و صاف مشخص می شود و مربوط به آغاز فرآیند تخریب است که در ماده با سرعت نسبتاً کم اتفاق می افتد. در مرحله نهایی فرآیند، زمانی که بخش به اندازه کافی ضعیف می شود، تخریب سریع بهمن مانند قطعه رخ می دهد. این اتان نهایی در شکل. 16.3 مربوط به مساحت است 2, که با یک سطح ناصاف و ناهموار به دلیل تخریب نهایی سریع قطعه مشخص می شود.

لازم به ذکر است که مطالعه نظری مقاومت خستگی فلزات به دلیل پیچیدگی و ماهیت چند عاملی این پدیده با مشکلات قابل توجهی همراه است. به همین دلیل مهمترین ابزار این است رویکرد پدیدارشناختیدر بیشتر موارد، فرمول های محاسبه قطعات برای خستگی از نتایج تجربی مشتق شده اند.

ولتاژهای متغیرمنجر به تخریب ناگهانی قطعات می شود، هرچند که بزرگی این تنش ها به طور قابل توجهی کمتر از استحکام تسلیم است. این پدیده نامیده می شود خسته.

شکست خستگی با تجمع آسیب و ایجاد ریزترک ها در سطح شروع می شود. ایجاد ترک معمولاً در جهت عمود بر خط عمل بیشترین تنش های نرمال رخ می دهد. هنگامی که استحکام بخش باقی مانده ناکافی می شود، شکست ناگهانی رخ می دهد.

سطح شکست دارای دو ناحیه مشخصه است: ناحیه ایجاد ترک با سطح صاف و ناحیه شکست ناگهانی با سطح شکست شکننده با دانه درشت.

توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر قرار گرفتن مکرر در معرض تنش های متناوب بدون تخریب نامیده می شود تحملیا قدرت چرخه ای.

حد استقامت- σ -1 - بزرگترین تنش متناوب که نمونه می تواند بی نهایت چرخه را بدون تخریب تحمل کند.

σ -1 - برای تعداد پایه چرخه ها تعیین می شود. برای فولادهای N 0 = 10 7 سیکل. برای فلزات غیر آهنی و فولادهای سخت شده N 0 = 10 8.

مقدار تقریبی حد استقامت برای فولاد را می توان از رابطه تجربی تعیین کرد:

σ -1 = 0.43·σ اینچ

محاسبه استقامتپس از محاسبه استاتیکی، تعیین ابعاد و طراحی قطعه انجام می شود. هدف از محاسبه تعیین ضریب ایمنی واقعی و مقایسه آن با حد مجاز است.

شرایط استقامتی:

در یک حالت تنش پیچیده، ضریب ایمنی (کل) با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

که در آن، ضریب ایمنی برای تنش های معمولی:

ضریب ایمنی برای تنش های مماسی:

که در آن ψ σ، ψ τ ضرایب حساسیت به عدم تقارن چرخه هستند که در کتاب های مرجع بسته به مقاومت کششی ماده ارائه شده است.

هنگام محاسبه شفت، [S] = 1.5 (2.5) برای اطمینان از استحکام (سفتی).

نمونه ای از تخریب شفت موتور الکتریکی Ø150mm.