Принцип кинетостатики (принцип Даламбера) Предельные и допустимые напряжения

Теоретическая механика, статика, динамика курс лекций

Механическая система. Внешние и внутренние силы. Дифференциальные уравнения движения механической системы. Главный вектор, главный момент относительно точки и оси системы сил. Свойства внутренних сил. Работа и мощность системы сил. Потенциальное силовое поле и потенциальная энергия.

Сопротивление усталости

Иметь представление об усталости материалов, о кривой усталости и пределе выносливости.

Знать характер усталостных разрушений, факторы, влияющие на сопротивление усталости, основы расчета на прочность при переменном напряжение.

Основные понятия

Многие детали машин работают в условиях переменных во времени напряжений. Так, вращающиеся валы и оси, нагруженные постоянными изгибающими силами, работают при переменных нормальных напряжениях изгиба.

Совокупность последовательных значений переменных напряжений за один период процесса их изменения называется циклом.

Обычно цикл представляют в виде графика, в котором по оси абсцисс откладывается время, а по оси ординат — напряжения (рис. 38.1).

Рис. Соединение водо- и газопpоводных тpуб пpоизводится пpи помощи соединительных pезьбовых частей - фитингов (угольников, тpойников, муфт и т. п.,). Пpи вычеpчивании соединения тpуб муфтой констpуктивные pазмеpы тpуб, муфты и контpгайки беpутся из соответствующих стандартов. Hа одной тpубе длина pезьбы со стоpоны муфты должна быть L1, на дpугой - L2. Каждая из тpуб ввинчивается в муфту на величину L1. Контpгайка навинчивается на тpубу со стоpоны более длинной pезьбы (L2) и служит для стопоpения муфты.

Цикл характеризуется максимальным σmах, минимальным σтт и средним напряжениями. Рассчитывается среднее значение напряжений σт, амплитуда цикла σа и коэффициент асимметрии цикла R

; ;

Все приведенные определения и соотношения можно записать и для касательных напряжений.

Цикл, при котором максимальное и минимальное напряжения равны по величине и обратны по знаку, называют симметричным циклом (рис. 38.2).

Рис.

Рис.

Остальные циклы называют асимметричными. Часто встречается от нулевой, или пульсирующий, цикл, минимальное напряжение при этом цикле равно нулю, среднее напряжение равно амплитуде (рис. 38.3).

Переменные напряжения возникают в осях вагонов, рельсах, рессорах, валах машин, зубьях колес и многих других случаях.

Под действием переменных напряжений в материале возникает микротрещина, которая под действием повторяющихся напряжений растет в глубь изделия. Края трещины трутся друг о друга, и трещина быстро увеличивается. Поперечное сечение детали уменьшается, и в определенный момент случайный толчок или удар вызывает разрушение.

Появление трещин под действием переменных напряжений называют усталостным разрушением.

Усталостью называют процесс накопления повреждений в материале под действием повторно-переменных напряжений.

Характерный вид усталостных разрушений — трещины и часть поверхности блестящая в изломе. Такой характер излома вызван многократным нажатием, зашлифованностью частей детали.

Опыт показывает, что усталостное разрушение происходит при напряжениях ниже предела прочности, а часто и ниже предела текучести.

Способность материала противостоять усталостным разрушениям и от цикла напряжений. зависит от времени действия нагрузки.

Характер обработки поверхности. Поверхность может быть шероховатой, покрытой следами от резца, т.е. ослабленной, а может быть усиленной специальными методами упрочнения: азотированием, поверхностной закалкой, цементацией.

 

Система материальных точек Центр масс системы точек. Количество движения и кинетическая энергия системы. Момент количества движения (кинетический момент) системы относительно точки и оси. Теорема о движении центра масс системы точек. Теоремы об изменении количества движения, кинетического момента относительно неподвижной точки, кинетической энергии для механической системы. Законы сохранения количества движения и кинетического момента системы. Замкнутая система. Закон сохранения полной механической энергии.
Виды расчетов на прочност