Untuk menentukan tegangan yang diijinkan dalam teknik mesin, metode dasar berikut digunakan.
1. Margin keamanan yang berbeda ditemukan sebagai produk dari sejumlah koefisien parsial yang memperhitungkan keandalan bahan, tingkat tanggung jawab bagian, keakuratan rumus perhitungan dan gaya kerja dan faktor lain yang menentukan kondisi kerja bagian.
2. Tabular - tegangan yang diijinkan diambil sesuai dengan standar yang disistematisasikan dalam bentuk tabel
(Tabel 1 - 7). Metode ini kurang akurat, tetapi paling sederhana dan paling nyaman untuk penggunaan praktis dalam desain dan perhitungan kekuatan verifikasi.
Garis tegangan pada material utuh dan jika terjadi keretakan. Sebelum pelayaran, lift penumpang baru dibangun di kelas satu, memotong lubang persegi panjang bermata tajam. Di laut penuh, sebuah retakan tiba-tiba "menembak" dari salah satu lubang ini - retakan yang memotong bagian yang bagus dari struktur kapal dan berhenti di salah satu lubang. Meskipun mengalami kerusakan serius, kapal tiba tanpa banyak kesulitan di Inggris.
Mark Katz, matematikawan dan fisikawan Amerika kelahiran Polandia yang hebat, mengatakan bahwa fenomena tidak mungkin terjadi secara berpasangan. Pada saat yang sama ketika Majestic sedang melawan gelombang laut, kapal yang lebih kecil dari perusahaan yang sama, Leviathan, memiliki kecepatan yang sama mengalir ke arah yang berlawanan.
Sedang bekerja biro desain dan dalam perhitungan bagian-bagian mesin, baik yang dibedakan maupun metode tabel, serta kombinasinya. Di meja. 4 - 6 menunjukkan tegangan izin untuk bagian cor non-standar yang metode perhitungan khusus belum dikembangkan dan tegangan izin yang sesuai dengannya. Bagian khas (misalnya, roda gigi dan roda cacing, puli) harus dihitung sesuai dengan metode yang diberikan di bagian yang relevan dari buku pegangan atau literatur khusus.
Ketidakrataan geometri - lubang, rusuk, dll. - harus diperhitungkan pada tahap desain, karena masing-masing mengarah ke konsentrasi tegangan yang bisa jauh lebih tinggi daripada nilai kritis secara lokal. Sepotong melekat pada sepotong bahan bahan luar. Bahan mengalami stres, yang menyebabkan deformasi proporsional. Kita dapat menggambar jalur stres, mis. garis tegangan konstan dalam materi yang entah bagaimana "beku". Karena gaya pada balok permukaan material sebanding dengan jumlah garis yang dipotongnya, permukaan merah akan berperilaku jauh lebih kuat daripada pada jarak yang sama dari baji.
Tegangan ijin yang diberikan dimaksudkan untuk perhitungan perkiraan hanya untuk beban utama. Untuk perhitungan yang lebih akurat, dengan mempertimbangkan beban tambahan (misalnya, dinamis), nilai tabel harus ditingkatkan sebesar 20 - 30%.
Tegangan yang diizinkan diberikan tanpa memperhitungkan konsentrasi tegangan dan dimensi bagian, dihitung untuk sampel baja yang dipoles halus dengan diameter 6-12 mm dan untuk coran besi cor bulat yang tidak diolah dengan diameter 30 mm. Saat menentukan tegangan tertinggi di bagian yang dihitung, perlu untuk mengalikan tegangan pengenal nom dan nom dengan faktor konsentrasi k atau k :
Secara lokal, tegangan di dekat permukaan merah dapat melebihi kisaran hukum Hooke, meskipun bahan tarik tarik keseluruhan diterapkan ke seluruh bagian kurang kritis. Inglis memberikan contoh sederhana untuk menghitung tegangan pada tepi sayatan atau tengkorak. Teorinya tidak menjelaskan semuanya, karena jika dia selalu dan di mana-mana, menggaruk wajahnya dengan bayonet, dia seharusnya memecahkan armornya. Memang, bahan dapat dibagi menjadi mereka yang memiliki cara canggih "bawaan" untuk mengatasi stres berlebih di dekat "tips", dan yang tidak.
1. Tegangan yang diizinkan*
untuk baja karbon kualitas biasa dalam kondisi canai panas
2. Sifat mekanik dan tegangan ijin
baja struktural kualitas karbon
Yang terakhir adalah bahan rapuh seperti kaca atau beton. Bahan seperti baja atau kaca plexiglass tahan terhadap konsentrasi tegangan. Inilah sebabnya mengapa batu bata atau kaca tidak digunakan dalam struktur di mana mereka akan meregang. Hari ini mereka berkaca-kaca, tetapi mereka memiliki kompleks perangkat elektronik, yang mengontrol apakah pelat kaca tidak berhenti meluap di area ini. Saya bertanya-tanya berapa nilai perusahaan bagi seorang arsitek yang mungkin tidak mengenal Inglis? Namun, jawaban Ingliza tidak menjawab mengapa potongan tersebut, karena menjelaskan mekanisme konsentrasi tegangan.
3. Sifat mekanik dan tegangan ijin
baja struktural paduan
Untuk merangkak ke dalam material, yang mengarah pada kehancurannya, material tersebut harus memasok energi. Retak, yang mungkin merupakan "bibit kemalangan", tidak dapat diperbaiki selama proses pembuatan atau selama proses perakitan. Bagian dalam bahan ini, tanpa menyebutkan permukaannya, mengandung banyak mikrokapsul, ketidaksempurnaan, dan ketidaksempurnaan. Kurangnya energi adalah faktor yang mencegah mereka menyebar secara agresif untuk menghancurkan materi.
Kesenjangan dalam materi dan ketergantungan energi pada kedalamannya. Teori pertumbuhan dan penyebaran retakan pada material dimulai pada tahun dua puluhan abad kita, Alan Griffith. Teori Griffith masih kontroversial hingga hari ini. Versi sederhananya ditunjukkan pada grafik di bawah ini. Hal ini sesuai dengan peringkat tegangan kritis yang telah digunakan dalam praktek beberapa kali dengan keselamatan struktur baja lambung kapal.
4. Sifat mekanik dan tegangan ijin
untuk coran yang terbuat dari baja karbon dan paduan;
5. Sifat mekanik dan tegangan yang diijinkan
untuk coran besi abu-abu
Gordon, yang Book of Constructions-nya adalah sejarah tak terbantahkan dari kisah-kisah tentang penerapan teori relativitas, menceritakan sebuah anekdot tentang seorang koki. Suatu hari dia melihat celah di lantai dapur. Dia memanggil salah satu petugas dan akhirnya kapten masuk. Si juru masak, bagaimanapun, membaca populer jurnal ilmiah dan mulai mengukur kecepatan puncak, mencatat fase dan tanggal yang berurutan. Setelah beberapa bulan, kapal akhirnya pecah menjadi dua, penyelamat mampu menarik keluar bagian pelabuhan dengan lantai dan prangko koki.
Dengan demikian, teori Griffith telah terbukti secara eksperimental. Anda dapat memeriksa tanggal kedaluwarsa cek. Jika Anda menekan panci dengan lembut sebelum memasak, Anda dapat melihat bahwa pegangan yang ditekan tidak ditekan sebelum Anda menekannya. Apa yang menyebabkan stres yang lebih serius di tangan Griffith? Pertanyaan ini tidak dapat dijawab tanpa memasuki bidang fisika klasik yang disebut ilmu plastisitas material. Plastisitas memiliki banyak kesamaan dengan dislokasi - cacat luar biasa pada struktur kristal bahan.
6. Sifat mekanik dan tegangan ijin
untuk coran besi ulet
Untuk baja ulet (tidak mengeras) pada tegangan statis (beban tipe I), faktor konsentrasi tidak diperhitungkan. Untuk baja homogen (σ dalam > 1300 MPa, serta dalam kasus operasinya pada suhu rendah) faktor konsentrasi, dengan adanya konsentrasi tegangan, juga termasuk dalam perhitungan di bawah beban Saya bentuk (k > 1). Untuk baja ulet di bawah aksi beban variabel dan dengan adanya konsentrasi tegangan, tegangan ini harus diperhitungkan.
Untuk besi cor dalam kebanyakan kasus, faktor konsentrasi tegangan kira-kira sama dengan satu untuk semua jenis beban (I - III). Saat menghitung kekuatan untuk memperhitungkan dimensi bagian, tegangan izin tabular yang diberikan untuk bagian cor harus dikalikan dengan faktor skala yang sama dengan 1,4 ... 5.
Perkiraan dependensi empiris batas kelelahan untuk kasus pembebanan dengan siklus simetris:
untuk baja karbon:
- saat membungkuk -1 \u003d (0,40 0,46) in;
-1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- saat memutar -1 =(0.55÷0.65)σ -1;
untuk baja paduan:
- saat membungkuk -1 \u003d (0,45 0,55) in;
- dalam ketegangan atau kompresi, -1р = (0.70÷0.90)σ -1;
- saat memutar -1 = (0,50÷0,65)σ -1;
untuk pengecoran baja:
- saat membungkuk -1 \u003d (0,35 0,45) in;
- dalam ketegangan atau kompresi, -1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- saat memutar -1 =(0.55÷0.65)σ -1.
Sifat mekanik dan tegangan ijin besi cor anti-gesekan:
- kekuatan pamungkas dalam pembengkokan 250 - 300 MPa,
– tegangan lentur yang diijinkan: 95 MPa untuk I; 70 MPa - II: 45 MPa - III, di mana I. II, III - sebutan jenis beban, lihat tabel. satu.
Perkiraan tegangan ijin untuk logam non-ferrous dalam tarik dan tekan. MPa:
– 30…110 – untuk tembaga;
- 60 ... 130 - kuningan;
- 50 ... 110 - perunggu;
- 25 ... 70 - aluminium;
- 70 ... 140 - duralumin.
Tegangan tertinggi pertimbangkan tegangan di mana keadaan berbahaya terjadi pada material (kehancuran atau deformasi berbahaya).
Untuk plastik bahan, tegangan pamungkas dipertimbangkan kekuatan hasil, karena deformasi plastis yang dihasilkan tidak hilang setelah beban dihilangkan:
Untuk rentan bahan di mana tidak ada deformasi plastis, dan fraktur terjadi sesuai dengan jenis getas (leher tidak terbentuk), tegangan ultimit diambil daya tarik:
Untuk plastik-rapuh bahan, tegangan pembatas dianggap sebagai tegangan yang sesuai dengan deformasi maksimum 0,2% (seratus,2):
Tegangan yang diijinkan- tegangan maksimum di mana material harus bekerja secara normal.
Tegangan yang diizinkan diperoleh sesuai dengan yang membatasi, dengan mempertimbangkan margin keamanan:
di mana [σ] - tegangan yang diijinkan; s- faktor keamanan; [s] - faktor keamanan yang diizinkan.
Catatan. Dalam tanda kurung siku, merupakan kebiasaan untuk menunjukkan nilai kuantitas yang diizinkan.
Faktor keamanan yang diizinkan tergantung pada kualitas bahan, kondisi kerja bagian, tujuan bagian, keakuratan pemrosesan dan perhitungan, dll.
Ini dapat berkisar dari 1,25 untuk suku cadang sederhana hingga 12,5 untuk suku cadang kompleks yang beroperasi di bawah beban variabel dalam kondisi guncangan dan getaran.
Fitur perilaku material selama uji kompresi:
1. Bahan plastik bekerja hampir sama dalam ketegangan dan kompresi. Karakteristik mekanik dalam ketegangan dan kompresi adalah sama.
2. Bahan rapuh biasanya memiliki kuat tekan yang lebih besar daripada kekuatan tarik: vr< σ вс.
Jika tegangan ijin dalam tarik dan tekan berbeda, maka diberi nama [σ p] (tarik), [σ c] (tekan).
Perhitungan Kekuatan Tarik dan Tekan
Perhitungan kekuatan dilakukan sesuai dengan kondisi kekuatan - ketidaksetaraan, yang pemenuhannya menjamin kekuatan bagian dalam kondisi tertentu.
Untuk memastikan kekuatan, tegangan desain tidak boleh melebihi tegangan yang diijinkan:
Nilai tegangan sebuah bergantung pada beban dan ukuran penampang, hanya diperbolehkan dari bahan bagian dan kondisi kerja.
Ada tiga jenis perhitungan kekuatan.
1. Perhitungan desain - diberikan skema desain dan beban; bahan atau dimensi bagian dipilih:
Menentukan dimensi penampang:
Pemilihan bahan
sesuai dengan nilai , dimungkinkan untuk memilih kelas material.
2. Cek perhitungan - beban, bahan, dimensi bagian diketahui; diperlukan periksa apakah daya tahannya terjamin.
Ketimpangan diperiksa
3. Penentuan kapasitas beban(muatan maksimum):
Contoh pemecahan masalah
Batang lurus diregangkan dengan gaya 150 kN (Gbr. 22.6), materialnya adalah baja t \u003d 570 MPa, w \u003d 720 MPa, faktor keamanan [s] \u003d 1.5. Tentukan dimensi penampang balok.
Larutan
1. Kondisi kekuatan:
2. Luas penampang yang dibutuhkan ditentukan oleh rasio
3. Tegangan yang diijinkan untuk material dihitung dari karakteristik mekanik yang diberikan. Adanya kekuatan luluh berarti bahan tersebut bersifat ulet.
4. Tentukan nilai luas penampang balok yang diperlukan dan pilih dimensi untuk dua kasus.
Bagiannya adalah lingkaran, kami menentukan diameternya.
Nilai yang dihasilkan dibulatkan ke atas d= 25 mm, A \u003d 4,91 cm 2.
Bagian - sudut rak sama No. 5 menurut GOST 8509-86.
Luas penampang terdekat dari sudut adalah A \u003d 4,29 cm 2 (d \u003d 5 mm). 4,91 > 4,29 (Lampiran 1).
Kontrol pertanyaan dan tugas
1. Fenomena apa yang disebut fluiditas?
2. Apa yang dimaksud dengan "leher", pada titik mana diagram tegangan itu terbentuk?
3. Mengapa karakteristik mekanis diperoleh selama pengujian bersyarat?
4. Buat daftar karakteristik kekuatan.
5. Sebutkan ciri-ciri plastisitas.
6. Apa perbedaan antara grafik peregangan yang digambar secara otomatis dan grafik peregangan yang ditunjukkan?
7. Manakah dari karakteristik mekanik yang dipilih sebagai stres akhir untuk bahan ulet dan getas?
8. Apa perbedaan antara tegangan batas dan tegangan ijin?
9. Tuliskan kondisi kekuatan tarik dan tekan. Apakah kondisi kekuatan berbeda dalam perhitungan tarik dan tekan?
 |
Menjawab pertanyaan tes.
