ความแข็งแกร่งภายใต้ความเครียดที่แปรผัน การคำนวณกำลังภายใต้ความเค้นสลับ การคำนวณกำลังภายใต้ความเค้นสลับ

แรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงได้นำไปสู่การทำลายชิ้นส่วนอย่างกะทันหัน แม้ว่าขนาดของความเค้นเหล่านี้จะต่ำกว่าความแข็งแรงของผลผลิตอย่างมีนัยสำคัญ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ความเหนื่อยล้า.

ความล้มเหลวของความเมื่อยล้าเริ่มต้นด้วยการสะสมของความเสียหายและการก่อตัวของรอยแตกขนาดเล็กบนพื้นผิว การเกิดรอยแตกร้าวมักจะเกิดขึ้นในทิศทางที่ตั้งฉากกับแนวการกระทำของความเค้นปกติที่ยิ่งใหญ่ที่สุด เมื่อความแข็งแกร่งของส่วนที่เหลือไม่เพียงพอ ก็เกิดความล้มเหลวกะทันหัน

พื้นผิวแตกหักมีสองโซนลักษณะเฉพาะ: โซนการพัฒนารอยแตกร้าวที่มีพื้นผิวเรียบ และโซนรอยแตกฉับพลันที่มีพื้นผิวแตกหักเปราะหยาบ

ความสามารถของวัสดุในการทนต่อการสัมผัสซ้ำกับความเค้นสลับกันโดยไม่ถูกทำลายเรียกว่า ความอดทนหรือ ความแข็งแรงของวงจร.

ขีดจำกัดความอดทน- σ -1 – ความเค้นสลับที่ใหญ่ที่สุดที่ตัวอย่างสามารถทนต่อจำนวนรอบที่ไม่สิ้นสุดโดยไม่ถูกทำลาย

σ -1 – กำหนดเป็นจำนวนฐานของรอบ สำหรับเหล็ก N 0 = 10 7 รอบ สำหรับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและเหล็กชุบแข็ง N 0 = 10 8

ค่าประมาณของขีดจำกัดความทนทานของเหล็กสามารถกำหนดได้จากความสัมพันธ์เชิงประจักษ์:

σ -1 = 0.43·σ นิ้ว

การคำนวณความอดทนดำเนินการหลังจากการคำนวณแบบคงที่ การกำหนดขนาด และการออกแบบชิ้นส่วน วัตถุประสงค์ของการคำนวณคือเพื่อกำหนดปัจจัยด้านความปลอดภัยที่แท้จริงและเปรียบเทียบกับค่าที่อนุญาต

สภาพความแข็งแกร่งความอดทน:

ในสภาวะความเครียดที่ซับซ้อน ปัจจัยด้านความปลอดภัย (รวม) คำนวณโดยใช้สูตร:

โดยที่ ปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความเครียดปกติ:

ปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความเค้นในวงสัมผัส:

โดยที่ ψ σ, ψ τ คือค่าสัมประสิทธิ์ความไวของวงจรความไม่สมมาตร ซึ่งกำหนดไว้ในหนังสืออ้างอิง ขึ้นอยู่กับความต้านทานแรงดึงของวัสดุ

เมื่อคำนวณเพลา [S] = 1.5 (2.5) เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรง (ความแข็ง)

ตัวอย่างการทำลายเพลามอเตอร์ไฟฟ้า Ø150มม.

วี

การคำนวณโครงสร้างโลหะควรดำเนินการโดยใช้วิธีกำหนดสถานะขีดจำกัดหรือสถานะที่อนุญาต ความเครียด. ในกรณีที่ซับซ้อน ขอแนะนำให้แก้ไขปัญหาการคำนวณโครงสร้างและองค์ประกอบผ่านการศึกษาทางทฤษฎีและการทดลองที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ วิธีการคำนวณแบบก้าวหน้าตามสถานะขีดจำกัดนั้นขึ้นอยู่กับการศึกษาทางสถิติของการรับน้ำหนักจริงของโครงสร้างภายใต้สภาวะการทำงาน รวมถึงความแปรปรวนของคุณสมบัติทางกลของวัสดุที่ใช้ ในกรณีที่ไม่มีการศึกษาทางสถิติที่มีรายละเอียดเพียงพอเกี่ยวกับภาระจริงของโครงสร้างของเครนบางประเภท การคำนวณจะดำเนินการโดยใช้วิธีความเครียดที่อนุญาต โดยขึ้นอยู่กับปัจจัยด้านความปลอดภัยที่กำหนดไว้ในทางปฏิบัติ

ในสภาวะความเค้นระนาบ ในกรณีทั่วไป สภาวะความเป็นพลาสติกตามทฤษฎีความแข็งแรงด้านพลังงานสมัยใหม่จะสอดคล้องกับความเครียดที่ลดลง

ที่ไหน ซิxและ ซิ- เน้นตามแนวแกนพิกัดตั้งฉากซึ่งกันและกันโดยพลการ เอ็กซ์และ ที่- ที่ ซิ= 0

σ ปรา = σ ต, (170)

และถ้า σ = 0 แล้วค่าความเค้นเฉือนจำกัด

τ = = 0.578 σ ต ≈ 0,6σ ต. (171)

นอกจากการคำนวณกำลังของเครนบางประเภทแล้ว ยังมีข้อจำกัดเกี่ยวกับค่าการโก่งตัวซึ่งมีรูปแบบอยู่ด้วย

ฉ/ลิตร≤ [ฉ/ลิตร], (172)

ที่ไหน ฉ/ลิตรและ [ ฉ/ลิตร] - ค่าที่คำนวณและอนุญาตของการโก่งคงที่แบบสัมพัทธ์ ฉสัมพันธ์กับช่วง (ออกเดินทาง) ล. อาจเกิดการโก่งตัวอย่างมีนัยสำคัญ ปลอดภัยสำหรับโครงสร้าง แต่ไม่สามารถยอมรับได้จากมุมมองการปฏิบัติงาน

การคำนวณโดยใช้วิธีสถานะขีดจำกัดจะดำเนินการตามโหลดที่ระบุในตาราง 3.

หมายเหตุบนโต๊ะ:

1. การรวมโหลดมีไว้สำหรับการทำงานของกลไกดังต่อไปนี้: Ia และ IIa – เครนอยู่กับที่ การยกของที่ราบรื่น (Ia) หรือของแหลม (IIa) จากพื้นดินหรือเบรกเมื่อลดระดับลง Ib และ IIb - ปั้นจั่นกำลังเคลื่อนที่ การสตาร์ทหรือการเบรกอย่างราบรื่น (Ib) และคม (IIb) ของกลไกอย่างใดอย่างหนึ่ง นอกจากนี้ยังสามารถรวมโหลด Ic และ IIc ฯลฯ เข้าด้วยกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของเครน

2. ในตาราง รูปที่ 3 แสดงโหลดที่กระทำอย่างต่อเนื่องและเกิดขึ้นเป็นประจำระหว่างการทำงานของโครงสร้าง ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าชุดโหลดหลัก

เพื่อคำนึงถึงความน่าจะเป็นที่ต่ำกว่าของความบังเอิญของโหลดการออกแบบที่มีการรวมโหลดที่ซับซ้อนมากขึ้นจึงได้มีการนำค่าสัมประสิทธิ์การรวมกันมาใช้ และด้วย < 1, на которые умножаются коэффициенты перегрузок всех нагрузок, за исключением постоянной. Коэффициент соче­таний основных и дополнительных нерегулярно возникающих нагрузок, к которым относятся технологические, транспортные и монтажные нагрузки, а также нагрузки от температурных воз­действий, принимается равным 0,9; коэффициент сочетаний основ­ных, дополнительных и особых нагрузок (нагрузки от удара о бу­фера и сейсмические) – 0,8.

3. สำหรับองค์ประกอบโครงสร้างบางอย่าง ควรคำนึงถึงผลกระทบทั้งหมดของทั้งการรวมกันของโหลด Ia กับจำนวนรอบและการรวมกันของโหลด Ib กับจำนวนรอบของมัน ควรนำมาพิจารณาด้วย

4. มุมโก่งของโหลดจากแนวตั้ง อาจเห็นได้ว่าเป็นผลมาจากการยกน้ำหนักแบบเฉียง

5. แรงดันลมทำงาน ร b II และไม่ทำงาน - พายุเฮอริเคน ร b III - สำหรับการออกแบบถูกกำหนดตาม GOST 1451-77 เมื่อรวมโหลด Ia และ Ib ความดันลมบนโครงสร้างมักจะไม่นำมาพิจารณาเนื่องจากความเร็วลมในการออกแบบความถี่ต่ำต่อปี สำหรับเครนสูงที่มีระยะเวลาการสั่นอย่างอิสระที่ความถี่ต่ำสุดมากกว่า 0.25 วินาทีและติดตั้งในบริเวณที่มีลมแรง IV-VIII ตาม GOST 1451-77 แรงดันลมบนโครงสร้างที่มีการโหลด Ia และ Ib รวมกันคือ นำเข้าบัญชี.

6. โหลดทางเทคโนโลยีสามารถเกี่ยวข้องกับทั้งโหลด case II และโหลด case III

ตารางที่ 3

โหลดการคำนวณโดยใช้วิธีสถานะขีดจำกัด

สถานะขีดจำกัดเรียกว่าสถานะที่โครงสร้างไม่เป็นไปตามข้อกำหนดในการปฏิบัติงานที่กำหนดไว้ วิธีการคำนวณสถานะขีดจำกัดมีจุดมุ่งหมายเพื่อป้องกันการเกิดสถานะขีดจำกัดระหว่างการทำงานตลอดอายุการใช้งานทั้งหมดของโครงสร้าง

โครงสร้างโลหะของเครื่องยก (เครื่องยกและขนส่ง) จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของสถานะขีด จำกัด สองกลุ่ม: 1) การสูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนักของส่วนประกอบเครนในแง่ของความแข็งแรงหรือการสูญเสียความมั่นคงจากการกระทำครั้งเดียวของโหลดที่ใหญ่ที่สุดในการทำงานหรือ สภาพที่ไม่ใช้งาน สถานะการทำงานถือเป็นสถานะที่เครนปฏิบัติหน้าที่ (ตารางที่ 3 กรณีโหลด II) สถานะจะถือว่าใช้งานไม่ได้เมื่อเครนที่ไม่มีโหลดจะต้องรับน้ำหนักและลมของตัวเองเท่านั้นหรืออยู่ในขั้นตอนการติดตั้งการรื้อและการขนส่ง (ตารางที่ 3 กรณีโหลด III) การสูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนักของส่วนประกอบเครนเนื่องจากความล้มเหลวจากความล้าภายใต้การสัมผัสซ้ำกับโหลดขนาดต่าง ๆ ตลอดอายุการใช้งานการออกแบบ (ตารางที่ 3 กรณีของโหลด I และบางครั้ง II) 2) ความไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานตามปกติเนื่องจากการเสียรูปหรือการสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นที่ไม่สามารถยอมรับได้ซึ่งส่งผลต่อการทำงานของเครนและส่วนประกอบตลอดจนบุคลากรปฏิบัติการ สำหรับสถานะขีดจำกัดที่สองสำหรับการพัฒนาความผิดปกติที่มากเกินไป (การโก่งตัว มุมการหมุน) จะมีการกำหนดเงื่อนไขขีดจำกัด (172) สำหรับเครนแต่ละประเภท

การคำนวณสำหรับสถานะขีดจำกัดแรกมีความสำคัญมากที่สุด เนื่องจากด้วยการออกแบบที่มีเหตุผล โครงสร้างจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของสถานะขีดจำกัดที่สอง

สำหรับสถานะขีดจำกัดแรกในแง่ของความสามารถในการรับน้ำหนัก (ความแข็งแรงหรือความเสถียรของส่วนประกอบ) เงื่อนไขขีดจำกัดจะมีรูปแบบ

เอ็น ≤ เอฟ,(173)

ที่ไหน เอ็น- โหลดที่คำนวณได้ (สูงสุด) ในองค์ประกอบที่อยู่ระหว่างการพิจารณา ซึ่งแสดงเป็นปัจจัยแรง (แรง โมเมนต์ ความเครียด) เอฟ- คำนวณความสามารถในการรับน้ำหนัก (น้อยที่สุด) ขององค์ประกอบตามปัจจัยด้านกำลัง

เมื่อคำนวณสถานะขีดจำกัดแรกเพื่อความแข็งแรงและเสถียรภาพขององค์ประกอบเพื่อกำหนดภาระ เอ็นในสูตร (171) สิ่งที่เรียกว่าโหลดมาตรฐาน รเอ็น ฉัน(สำหรับการออกแบบเครื่องยกและขนส่ง สิ่งเหล่านี้คือโหลดสภาพการทำงานสูงสุดที่ป้อนในการคำนวณทั้งบนพื้นฐานของข้อกำหนดทางเทคนิคและบนพื้นฐานของประสบการณ์การออกแบบและการปฏิบัติงาน) คูณด้วยปัจจัยโอเวอร์โหลดของโหลดมาตรฐานที่สอดคล้องกัน และฉันหลังจากนั้นงาน พี ฮิ พี ไอแสดงถึงภาระที่มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในระหว่างการทำงานของโครงสร้าง เรียกว่าภาระการออกแบบ ดังนั้นการคำนวณแรงในธาตุนั้น เอ็นตามการออกแบบชุดโหลดที่ระบุในตาราง 3 สามารถแสดงเป็น

, (174)

ที่ไหน อ้าย– แรงในธาตุที่ อาร์ เอ็น ไอ= 1 และโมเมนต์การออกแบบ

, (175)

ที่ไหน เอ็ม เอ็น ไอ– ช่วงเวลาจากโหลดมาตรฐาน

ในการพิจารณาปัจจัยโอเวอร์โหลด จำเป็นต้องมีการศึกษาทางสถิติของความแปรปรวนของโหลดโดยอิงตามข้อมูลการทดลอง ปล่อยให้มีภาระที่กำหนด พี ฉันทราบเส้นโค้งการกระจาย (รูปที่ 63) เนื่องจากเส้นโค้งการกระจายมีส่วนเชิงเส้นกำกับเสมอเมื่อกำหนดภาระการออกแบบควรคำนึงถึงภาระที่มากกว่าน้ำหนักที่ออกแบบ (พื้นที่ของโหลดเหล่านี้ถูกแรเงาในรูปที่ 63) อาจทำให้เกิดความเสียหายได้ องค์ประกอบ การใช้ค่าที่มากขึ้นสำหรับภาระการออกแบบและปัจจัยการโอเวอร์โหลดจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายและลดการสูญเสียจากการพังและอุบัติเหตุ แต่จะทำให้น้ำหนักและต้นทุนของโครงสร้างเพิ่มขึ้น คำถามเกี่ยวกับค่าเหตุผลของปัจจัยการรับน้ำหนักต้องได้รับการตัดสินใจโดยคำนึงถึงการพิจารณาทางเศรษฐกิจและข้อกำหนดด้านความปลอดภัย ให้ทราบเส้นโค้งการกระจายแรงที่คำนวณได้สำหรับองค์ประกอบที่กำลังพิจารณา เอ็นและความสามารถในการรับน้ำหนัก เอฟจากนั้น (รูปที่ 64) พื้นที่แรเงาภายในขอบเขตที่ละเมิดเงื่อนไขขีด จำกัด (173) จะระบุลักษณะความน่าจะเป็นที่จะถูกทำลาย

ให้ไว้ในตาราง 3 ปัจจัยโอเวอร์โหลด n> 1 เนื่องจากคำนึงถึงความเป็นไปได้ที่โหลดจริงจะเกินค่ามาตรฐาน หากไม่ใช่ส่วนเกิน แต่เป็นการลดภาระจริงเมื่อเทียบกับโหลดมาตรฐานที่เป็นอันตราย (เช่น โหลดบนคอนโซลคาน การขนถ่ายช่วง โดยมีส่วนการออกแบบอยู่ในช่วง) ค่าสัมประสิทธิ์การโอเวอร์โหลดสำหรับ ควรใช้โหลดดังกล่าวเท่ากับค่าผกผันเช่น . เอ็น"= 1/n< 1.

สำหรับสถานะขีดจำกัดแรกสำหรับการสูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนักเนื่องจากความล้า เงื่อนไขขีดจำกัดจะมีรูปแบบ

σ ราคา ≤ ม เค อาร์(176)

ที่ไหน σ ราคาคือแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง และ ม.เค– ดูสูตร (178)

การคำนวณสำหรับสถานะขีด จำกัด ที่สองตามเงื่อนไข (172) ทำด้วยสัมประสิทธิ์การโอเวอร์โหลดเท่ากับเอกภาพ เช่น สำหรับโหลดมาตรฐาน (น้ำหนักของโหลดจะถือว่าเท่ากับน้ำหนักที่ระบุ)

การทำงาน เอฟในสูตร (173) สามารถแสดงเป็น

เอฟ= เอฟเอ็มเคอาร์ (177)

ที่ไหน เอฟ– ปัจจัยทางเรขาคณิตขององค์ประกอบ (พื้นที่ โมเมนต์ความต้านทาน ฯลฯ)

ภายใต้ความต้านทานการออกแบบ รควรเข้าใจเมื่อคำนวณ:

สำหรับความต้านทานต่อความเหนื่อยล้า - ขีดจำกัดความอดทนขององค์ประกอบ (โดยคำนึงถึงจำนวนรอบของการเปลี่ยนแปลงโหลดและค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นและความไม่สมดุลของวงจร) คูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์ความสม่ำเสมอที่สอดคล้องกันสำหรับการทดสอบความล้า โดยระบุลักษณะการกระจายของผลการทดสอบ เค 0= 0.9 และหารด้วย เค m คือค่าสัมประสิทธิ์ความน่าเชื่อถือของวัสดุเมื่อคำนวณความแข็งแรงโดยระบุถึงความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกลของวัสดุในทิศทางของการลดลงและความเป็นไปได้ในการลดพื้นที่หน้าตัดของผลิตภัณฑ์รีดเนื่องจากค่าเผื่อลบที่กำหนด ตามมาตรฐาน ในกรณีที่เหมาะสม ควรคำนึงถึงการลดขีดจำกัดความทนทานเริ่มต้นโดยน้ำหนักของกรณีการออกแบบที่สอง

เพื่อความแข็งแกร่งภายใต้ความเครียดอย่างต่อเนื่อง ร= รป /เคม – ­ ผลหารของการหารความต้านทานมาตรฐาน (ความแข็งแรงของผลผลิตมาตรฐาน) ด้วยค่าสัมประสิทธิ์ความน่าเชื่อถือที่สอดคล้องกันของวัสดุ สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน เค m = 1.05 และสำหรับโลหะผสมต่ำ - เคม. = 1.1; ดังนั้นในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของวัสดุสถานะที่ จำกัด ไม่ใช่การสูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนักโดยสิ้นเชิง แต่เป็นการเริ่มต้นของการเสียรูปพลาสติกขนาดใหญ่ที่ป้องกันไม่ให้ใช้โครงสร้างต่อไป

เพื่อความมั่นคง - ผลคูณของความต้านทานที่คำนวณได้ต่อความแข็งแรงโดยค่าสัมประสิทธิ์การลดความสามารถในการรับน้ำหนักขององค์ประกอบที่อัดได้ (φ, φ in) หรือการดัดงอ (φ b)

ค่าสัมประสิทธิ์สภาพการทำงาน ม.เคขึ้นอยู่กับสถานการณ์ของการทำงานขององค์ประกอบซึ่งไม่ได้คำนึงถึงการคำนวณและคุณภาพของวัสดุนั่นคือ จะไม่รวมอยู่ในความพยายาม ยังไม่มีข้อความหรืออยู่ในความต้านทานที่คำนวณได้ รมีสถานการณ์หลักสามประการดังกล่าว ดังนั้นเราจึงยอมรับได้

ม.เค = ม 1 ม 2 ม 3 , (178)

ที่ไหน ม 1 – ค่าสัมประสิทธิ์ที่คำนึงถึงความรับผิดชอบขององค์ประกอบที่กำลังคำนวณ เช่น ผลที่ตามมาจากการทำลายที่อาจเกิดขึ้น ควรแยกแยะกรณีต่อไปนี้: การทำลายไม่ทำให้เครนหยุดทำงาน ทำให้เครนหยุดโดยไม่มีความเสียหายหรือสร้างความเสียหายให้กับองค์ประกอบอื่น ๆ และสุดท้ายทำให้เครนถูกทำลาย ค่าสัมประสิทธิ์ ม 1 สามารถอยู่ในช่วง 1–0.75 ในกรณีพิเศษ (แตกหักง่าย) ม 1 = 0,6; ม 2 – ค่าสัมประสิทธิ์ที่คำนึงถึงความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับองค์ประกอบโครงสร้างระหว่างการทำงาน การขนส่ง และการติดตั้ง ขึ้นอยู่กับประเภทของเครน สามารถนำมาใช้ได้ ต 2 = 1.0۞0.8; ต 3 – ค่าสัมประสิทธิ์ที่คำนึงถึงความไม่สมบูรณ์ในการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดแรงภายนอกหรือแผนการออกแบบที่ไม่ถูกต้อง จะต้องติดตั้งสำหรับโครงสร้างแต่ละประเภทและองค์ประกอบต่างๆ สามารถยอมรับได้สำหรับระบบที่กำหนดแบบคงที่แบบแบน ต 3 = 0.9 และสำหรับค่าคงที่ไม่แน่นอน –1 สำหรับเชิงพื้นที่ –1.1 สำหรับองค์ประกอบการดัดงอเมื่อเทียบกับองค์ประกอบที่ได้รับแรงอัด ต 3 = 1.05 ดังนั้นการคำนวณสถานะขีด จำกัด แรกสำหรับความแข็งแรงที่ความเค้นคงที่จึงดำเนินการตามสูตร

σ ครั้งที่สอง<. ม เค อาร์(179)

และสำหรับการต้านทานความเหนื่อยล้า หากการเปลี่ยนไปสู่สถานะจำกัดดำเนินการโดยการเพิ่มระดับความเครียดสลับ ตามสูตร (176) โดยที่ค่าความต้านทานที่คำนวณได้ รกำหนดโดยสูตรใดสูตรหนึ่งต่อไปนี้:

ร= เค 0 ซิ -1K/เคเมตร;(180)

อาร์ เอ็น= เค 0 σ -1K N/เคม.; (181)

ร*= เค 0 ซิ -1K/เคม.(182)

ร*เอ็น= เค 0 σ -1K N/เคม.; (183)

ที่ไหน เค 0 , เคม. - ค่าสัมประสิทธิ์ความสม่ำเสมอสำหรับการทดสอบความล้าและความน่าเชื่อถือของวัสดุ σ –1เค , σ –1เคเอ็น , σ * –1เค , σ * –1เคเอ็น– ขีดจำกัดความอดทนไม่จำกัด, จำกัด, ลดไม่จำกัด, ลดจำกัดตามลำดับ

การคำนวณโดยใช้วิธีความเค้นที่อนุญาตนั้นดำเนินการตามโหลดที่กำหนดในตารางที่ 4 ต้องคำนึงถึงบันทึกย่อทั้งหมดในตารางด้วย 3 ยกเว้นหมายเหตุ 2

ค่าหลักประกันความปลอดภัยแสดงไว้ในตาราง 5 และขึ้นอยู่กับสถานการณ์ของการดำเนินงานของโครงสร้างที่ไม่ได้นำมาคำนวณ เช่น ความรับผิด โดยคำนึงถึงผลที่ตามมาจากการทำลาย ความไม่สมบูรณ์ของการคำนวณ การเบี่ยงเบนขนาดและคุณภาพของวัสดุ

การคำนวณโดยใช้วิธีความเค้นที่อนุญาตจะดำเนินการในกรณีที่ไม่มีค่าตัวเลขสำหรับปัจจัยการโอเวอร์โหลดของโหลดการออกแบบเพื่อทำการคำนวณโดยใช้วิธีการจำกัดสถานะ การคำนวณความแข็งแกร่งทำได้โดยใช้สูตร:

σ ครั้งที่สอง ≤ [ σ ] = σ ที/ nครั้งที่สอง (184)

σ ที่สาม ≤ [ σ ] = σ ที/ nที่สาม (185)

ที่ไหน nครั้งที่สอง และ n III – ดูตาราง 5. ในกรณีนี้ ความเค้นที่อนุญาตสำหรับการดัดจะถือว่ามากกว่าแรงดึง 10 MPa (ประมาณ 5%) (สำหรับ St3 180 MPa) โดยคำนึงว่าในระหว่างการดัดงอ อัตราผลตอบแทนจะปรากฏเฉพาะในเส้นใยด้านนอกสุดเท่านั้น จากนั้น ค่อยๆ กระจายไปยังส่วนตัดขวางทั้งหมดขององค์ประกอบ เพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของมัน เช่น ในระหว่างการดัดงอจะมีการกระจายความเค้นซ้ำทั่วทั้งส่วนเนื่องจากการเสียรูปของพลาสติก

เมื่อคำนวณความต้านทานต่อความล้า หากการเปลี่ยนไปสู่สถานะขีดจำกัดดำเนินการโดยการเพิ่มระดับความเครียดสลับ ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขข้อใดข้อหนึ่งต่อไปนี้:

σ ราคา ≤ [ σ –1เค ]; (186)

σ ราคา ≤ [ σ –1เค เอ็น]; (187)

σ ราคา ≤ [ σ * –1เค ]; (188)

σ ราคา ≤ [ σ * –1เคเอ็น ]; (189)

ที่ไหน σ ราคา - แรงดันไฟฟ้าลดลง; - σ –1เค ], [σ –1เค เอ็น], [σ * –1เค ], [σ * –1เคเอ็น] – ความเค้นที่อนุญาต เมื่อพิจารณาว่านิพจน์ใด [ σ ] = σ –1เค /n 1 หรือคล้ายกับสูตร (181) – (183) แทน σ –1เคถูกนำมาใช้ σ –1เคเอ็น , σ * –1เคและ σ * –1เคเอ็น- ขอบของความปลอดภัย nฉันเหมือนกับเมื่อคำนวณความแรงคงที่

รูปที่ 65 – โครงการคำนวณอายุความล้า

หากการเปลี่ยนไปสู่สถานะขีด จำกัด ดำเนินการโดยการเพิ่มจำนวนรอบของการทำซ้ำของความเค้นสลับจากนั้นเมื่อคำนวณเพื่อความทนทานที่ จำกัด อัตรากำไรสำหรับอายุความล้า (รูปที่ 65) nง = เอ็นพี/เอ็น- เพราะ ซิ ทีฯลฯ Np = σ เสื้อ –1เค เอ็นบี = ซิ ที –1เค เอ็น เอ็น,

nง = ( σ –1เค เอ็น / σ ฯลฯ) ต = พีที 1 (190)

และที่ nล. = 1.4 และ ถึง= 4 n d µs 2.75 และ ใน ถึง= 2 nง อยู่ที่ 7.55

ในสภาวะความเครียดที่ซับซ้อน สมมติฐานของความเค้นทรงแปดด้านในวงสัมผัสสูงสุดจะสอดคล้องกับข้อมูลการทดลองมากที่สุด

(191)

และ . จากนั้นระยะขอบด้านความปลอดภัยสำหรับวงจรสมมาตร

เช่น. ป= ไม่มี σ n τ /, (192)

ที่ไหน σ -IKและ τ -ล ถึง- ความเครียดขั้นสูงสุด (ขีดจำกัดความอดทน) และ σกและ τ ก– ค่าแอมพลิจูดของวงจรสมมาตรปัจจุบัน ถ้ารอบไม่สมมาตร ควรลดรอบให้สมมาตรโดยใช้สูตร เช่น (168)

ความก้าวหน้าของวิธีการคำนวณตามสถานะขีด จำกัด อยู่ที่ความจริงที่ว่าเมื่อคำนวณโดยใช้วิธีนี้จะคำนึงถึงงานโครงสร้างจริงที่ดีกว่า ปัจจัยโอเวอร์โหลดจะแตกต่างกันไปในแต่ละโหลด และพิจารณาจากการศึกษาทางสถิติของความแปรปรวนของโหลด นอกจากนี้ เมื่อใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัยของวัสดุ จะพิจารณาคุณสมบัติทางกลของวัสดุได้ดีขึ้น ในขณะที่คำนวณโดยใช้วิธีความเค้นที่อนุญาต ความน่าเชื่อถือของโครงสร้างจะมั่นใจได้ด้วยปัจจัยด้านความปลอดภัยเดียว เมื่อคำนวณโดยใช้วิธีระบุขีดจำกัด แทนที่จะใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัยเดียว ระบบจะใช้ค่าสัมประสิทธิ์สามค่า: ความน่าเชื่อถือตามวัสดุ การโอเวอร์โหลด และสภาพการปฏิบัติงานซึ่งกำหนดขึ้นบนพื้นฐานของการบัญชีทางสถิติของสภาพการทำงานของโครงสร้าง

ดังนั้น การคำนวณตามความเค้นที่อนุญาตจึงเป็นกรณีพิเศษของการคำนวณตามสถานะขีดจำกัดแรก เมื่อปัจจัยโอเวอร์โหลดสำหรับโหลดทั้งหมดเท่ากัน อย่างไรก็ตาม ต้องเน้นย้ำว่าวิธีการคำนวณตามสถานะขีดจำกัดไม่ได้ใช้แนวคิดเรื่องปัจจัยด้านความปลอดภัย นอกจากนี้ยังไม่ได้ใช้โดยวิธีการคำนวณความน่าจะเป็นที่กำลังพัฒนาขึ้นสำหรับการก่อสร้างเครน เมื่อทำการคำนวณโดยใช้วิธีสถานะขีด จำกัด คุณสามารถกำหนดค่าของปัจจัยด้านความปลอดภัยที่เกิดขึ้นได้โดยใช้วิธีความเครียดที่อนุญาต แทนค่าลงในสูตร (173) เอ็น[ซม. สูตร (174)] และ เอฟ[ซม. สูตร (177)] และเมื่อพิจารณาถึงความเค้น เราได้ค่าของปัจจัยด้านความปลอดภัย

น=Σ σ ฉัน ฉัน ฉัน kม / (มเค Σ ซิ). (193)

ในกรณีส่วนใหญ่ การคำนวณความแข็งแรงสำหรับชิ้นส่วนที่ทำงานภายใต้ความเค้นสลับกันจะดำเนินการเหมือนกับการคำนวณทดสอบ สาเหตุหลักมาจากความจริงที่ว่าค่าสัมประสิทธิ์ทั่วไปในการลดขีดจำกัดความอดทนหรือในกระบวนการออกแบบชิ้นส่วนสามารถเลือกได้โดยประมาณเท่านั้น เนื่องจากผู้ออกแบบ (ผู้ออกแบบ) ในขั้นตอนการทำงานนี้มีเพียงแนวคิดโดยประมาณเกี่ยวกับขนาดและ รูปร่างของชิ้นส่วน การคำนวณการออกแบบชิ้นส่วนซึ่งทำหน้าที่กำหนดขนาดหลักมักจะดำเนินการโดยประมาณโดยไม่คำนึงถึงความแปรปรวนของความเค้น แต่ใช้ความเค้นที่อนุญาตลดลง

หลังจากเสร็จสิ้นการเขียนแบบการทำงานของชิ้นส่วนแล้ว จะมีการคำนวณการตรวจสอบอย่างละเอียด โดยคำนึงถึงความแปรปรวนของความเครียด รวมถึงปัจจัยด้านการออกแบบและเทคโนโลยีที่ส่งผลต่อความแข็งแรงของความล้าของชิ้นส่วน ในกรณีนี้ ปัจจัยด้านความปลอดภัยที่คำนวณได้จะถูกกำหนดสำหรับส่วนหนึ่งหรือหลายส่วนของชิ้นส่วนที่อาจเป็นอันตราย ปัจจัยด้านความปลอดภัยเหล่านี้จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับปัจจัยที่กำหนดหรือแนะนำสำหรับชิ้นส่วนที่คล้ายคลึงกับชิ้นส่วนที่ได้รับการออกแบบภายใต้สภาวะการทำงานที่กำหนด ด้วยการคำนวณการตรวจสอบดังกล่าว สภาวะความแข็งแกร่งจึงมีรูปแบบ

ค่าของปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ต้องการขึ้นอยู่กับสถานการณ์หลายประการ โดยหลักๆ ได้แก่ วัตถุประสงค์ของชิ้นส่วน (ระดับความรับผิดชอบ) สภาพการทำงาน ความแม่นยำในการพิจารณาโหลดที่กระทำต่อความน่าเชื่อถือของข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลของวัสดุค่าของค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นของความเค้น ฯลฯ โดยปกติ

หากปัจจัยด้านความปลอดภัยที่คำนวณได้ต่ำกว่าที่ต้องการ (เช่น ความแข็งแรงของชิ้นส่วนไม่เพียงพอ) หรือสูงกว่าที่ต้องการอย่างมาก (เช่น ชิ้นส่วนไม่ประหยัด) จำเป็นต้องทำการเปลี่ยนแปลงขนาดและการออกแบบชิ้นส่วนบางอย่าง และใน บางกรณีถึงกับเปลี่ยนเนื้อหาของเธอ

ให้เราพิจารณาการกำหนดปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความเค้นในแกนเดียวและแรงเฉือนบริสุทธิ์ สถานะความเค้นประเภทแรกเหล่านี้ ดังที่ทราบกันดีว่าเกิดขึ้นระหว่างแรงดึง (การบีบอัด) การดัดโดยตรงหรือเฉียง และการดัดงอและความตึง (หรือการบีบอัด) ของลำแสงรวมกัน ให้เราระลึกว่าแรงเฉือนระหว่างการดัด (โดยตรงและเฉียง) และการรวมกันของการดัดด้วยการโหลดตามแนวแกนที่จุดที่อันตรายของลำแสงตามกฎแล้วมีขนาดเล็กและถูกละเลยเมื่อคำนวณความแข็งแรงนั่นคือเชื่อกันว่าแกนเดียว สภาวะความเครียดเกิดขึ้นในจุดอันตราย

แรงเฉือนบริสุทธิ์เกิดขึ้นที่จุดของลำแสงบิดของหน้าตัดเป็นวงกลม

ในกรณีส่วนใหญ่ ปัจจัยด้านความปลอดภัยถูกกำหนดภายใต้สมมติฐานว่ารอบการทำงานของความเค้นที่เกิดขึ้นในส่วนที่คำนวณระหว่างการทำงานนั้นคล้ายคลึงกับวงจรจำกัด กล่าวคือ ค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมมาตร R และลักษณะของรอบการทำงานและรอบขีดจำกัดจะเป็น เดียวกัน.

ปัจจัยด้านความปลอดภัยสามารถกำหนดได้ง่ายที่สุดในกรณีของวงจรสมมาตรของการเปลี่ยนแปลงความเค้น เนื่องจากโดยปกติแล้วจะทราบขีดจำกัดความทนทานของวัสดุในระหว่างรอบดังกล่าว และขีดจำกัดความทนทานของชิ้นส่วนที่คำนวณสามารถคำนวณได้โดยใช้ค่า ​​ของปัจจัยการลดขีดจำกัดความล้าที่นำมาจากหนังสืออ้างอิง ปัจจัยด้านความปลอดภัยคืออัตราส่วนของขีดจำกัดความทนทานที่กำหนดสำหรับชิ้นส่วนต่อค่าระบุของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เกิดขึ้นที่จุดที่อันตรายของชิ้นส่วน ค่าระบุคือค่าความเค้นที่กำหนดโดยสูตรพื้นฐานสำหรับความแข็งแรงของวัสดุ กล่าวคือ โดยไม่คำนึงถึงปัจจัยที่ส่งผลต่อค่าขีดจำกัดความทนทาน (ความเข้มข้นของความเครียด ฯลฯ)

ดังนั้น เพื่อกำหนดปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับวงจรแบบสมมาตร เราจึงได้รับการขึ้นต่อกันดังต่อไปนี้:

เมื่อดัด

ในการบีบอัดแรงดึง

ในแรงบิด

เมื่อพิจารณาปัจจัยด้านความปลอดภัยในกรณีของวงจรที่ไม่สมมาตร ปัญหาจะเกิดขึ้นเนื่องจากขาดข้อมูลการทดลองที่จำเป็นในการสร้างส่วนของเส้นความเค้นขีดจำกัด (ดูรูปที่ 7.15) โปรดทราบว่าในทางปฏิบัติแล้ว ไม่จำเป็นต้องสร้างแผนภาพทั้งหมดของการจำกัดแอมพลิจูด เนื่องจากสำหรับรอบที่มีขีดจำกัดความทนทานมากกว่าความแข็งแรงของคราก ปัจจัยด้านความปลอดภัยควรถูกกำหนดโดยความลื่นไหล (สำหรับวัสดุพลาสติก) กล่าวคือ การคำนวณควรทำดังนี้ ในกรณีที่มีการโหลดแบบคงที่

หากมีการทดลองส่วน AD ของเส้นโค้งขีดจำกัด ปัจจัยด้านความปลอดภัยสามารถกำหนดได้โดยวิธีการวิเคราะห์เชิงกราฟิก ตามกฎแล้ว ข้อมูลการทดลองเหล่านี้จะหายไป และเส้นโค้ง AD จะถูกแทนที่ด้วยเส้นตรงที่สร้างขึ้นจากจุดสองจุดใดๆ โดยประมาณ ซึ่งพิกัดจะถูกกำหนดโดยการทดลอง เป็นผลให้ได้รับแผนภาพที่เรียกว่าการจำกัดแอมพลิจูดซึ่งใช้ในการคำนวณความแข็งแรงในทางปฏิบัติ

ลองพิจารณาวิธีหลักในการจัดแผนผังโซนปลอดภัยของแผนภาพแอมพลิจูดขีดจำกัด

ในการคำนวณสมัยใหม่ แผนภาพSørensen-Kinasoshvili มักใช้ในการก่อสร้างซึ่งส่วน AD ถูกแทนที่ด้วยเส้นตรงที่ลากผ่านจุด A และ C ซึ่งสอดคล้องกับวงจรขีดจำกัดแบบสมมาตรและเป็นศูนย์-ศูนย์ (รูปที่ 9.15 , ก) ข้อดีของวิธีนี้คือมีความแม่นยำสูง (ประมาณเส้นตรง AC ใกล้กับเส้นโค้ง ข้อเสียคือ นอกจากค่าขีดจำกัดความทนทานสำหรับวงจรสมมาตรแล้ว ยังจำเป็นต้องมีข้อมูลการทดลองเกี่ยวกับค่าดังกล่าวด้วย ของขีดจำกัดความทนทาน) สำหรับรอบศูนย์ด้วย

เมื่อใช้แผนภาพนี้ ปัจจัยด้านความปลอดภัยจะถูกกำหนดโดยความอดทน (ความล้มเหลวของความเหนื่อยล้า) หากรังสีของรอบที่คล้ายกับรอบที่กำหนดตัดกับเส้นตรง และโดยความลื่นไหล หากรังสีที่ระบุตัดกับเส้นนั้น

มีความแม่นยำน้อยกว่าเล็กน้อย แต่ในหลายกรณีเพียงพอสำหรับการคำนวณเชิงปฏิบัติ สามารถทำได้โดยวิธีการที่อยู่ติดกับส่วน AD ของเส้นโค้งขีดจำกัดด้วยส่วนของเส้นตรง (รูปที่ 9.15b) ที่ลากผ่านจุด A (ซึ่งสอดคล้องกับวงจรสมมาตร) และ B (สอดคล้องกับขีดจำกัดความเครียดคงที่)

ข้อดีของวิธีการที่กำลังพิจารณาก็คือ ปริมาณข้อมูลการทดลองที่ต้องการจะมีน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีก่อนหน้า (ไม่จำเป็นต้องใช้ข้อมูลเกี่ยวกับค่าขีดจำกัดความทนทานที่รอบศูนย์) ปัจจัยด้านความปลอดภัยข้อใดสำหรับความล้มเหลวจากความเมื่อยล้าหรือผลผลิตที่น้อยกว่านั้นจะถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับในกรณีก่อนหน้านี้

ในแผนผังประเภทที่สาม (รูปที่ 9.15, c) เส้นตรงโดยประมาณจะถูกลากผ่านจุด A และจุด P บางจุด ซึ่ง abscissa จะถูกกำหนดโดยการประมวลผลแผนภาพความเครียดขีดจำกัดที่ได้รับจากการทดลองที่มีอยู่ สำหรับเหล็กสามารถสันนิษฐานได้ว่าส่วน OP - s มีค่าเท่ากับความแม่นยำเพียงพอ ความแม่นยำของไดอะแกรมดังกล่าวแทบจะไม่แตกต่างจากความแม่นยำของไดอะแกรมที่สร้างขึ้นโดยใช้วิธีSørensen-Kinasoshvili

แผนผังซึ่งโซนปลอดภัยถูกจำกัดด้วยเส้นตรง AL นั้นเรียบง่ายเป็นพิเศษ (รูปที่ 9.15, d) จะเห็นได้ง่ายว่าการคำนวณโดยใช้ไดอะแกรมดังกล่าวไม่ประหยัดมากนัก เนื่องจากในไดอะแกรมแผนผัง เส้นความเค้นขีดจำกัดจะอยู่ต่ำกว่าเส้นความเค้นขีดจำกัดจริงอย่างมาก

นอกจากนี้การคำนวณดังกล่าวไม่มีความหมายทางกายภาพที่แน่นอน เนื่องจากไม่ทราบว่าจะพิจารณาปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความเหนื่อยล้าหรือความลื่นไหลใด แม้จะมีข้อบกพร่องร้ายแรงเหล่านี้ แผนภาพในรูปที่. 9.15 และบางครั้งก็ใช้ในทางปฏิบัติต่างประเทศ ในทางปฏิบัติภายในประเทศ แผนภาพดังกล่าวไม่ได้ถูกนำมาใช้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ขอให้เราได้นิพจน์เชิงวิเคราะห์เพื่อกำหนดปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความล้มเหลวจากความเหนื่อยล้าโดยพิจารณาจากแผนผังไดอะแกรมที่พิจารณาของการจำกัดแอมพลิจูด ในขั้นตอนแรกของการหาค่า เราจะไม่คำนึงถึงอิทธิพลของปัจจัยที่ทำให้ขีดจำกัดความทนทานลดลง กล่าวคือ เราจะได้สูตรที่เหมาะสมสำหรับตัวอย่างในห้องปฏิบัติการปกติก่อน

สมมติว่าจุด N ซึ่งเป็นตัวแทนของรอบการทำงานของความเครียดนั้นอยู่ในภูมิภาค (รูปที่ 10.15) และดังนั้น เมื่อความเครียดเพิ่มขึ้นเป็นค่าที่กำหนดโดยจุด ความล้มเหลวของความล้าจะเกิดขึ้น (ตามที่ระบุไว้แล้วคือ ถือว่ารอบการทำงานและรอบขีดจำกัดใกล้เคียงกัน) ปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความล้มเหลวของความล้าสำหรับรอบที่แสดงโดยจุด N ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วน

ให้เราวาดเส้นขนานกับเส้นตรงผ่านจุด N และเส้นแนวนอน NE

จากความคล้ายคลึงกันของสามเหลี่ยมจึงเป็นไปตามนั้น

ดังต่อไปนี้จากรูป 10.15 น.

ให้เราแทนที่ค่าที่ได้รับของ OA และให้ความเท่าเทียมกัน (a):

ในทำนองเดียวกัน ในกรณีของความเค้นแทนเจนต์ที่แปรผันได้

ค่าต่างๆ ขึ้นอยู่กับประเภทของแผนภาพความเค้นจำกัดแผนผังที่นำมาใช้สำหรับการคำนวณและวัสดุของชิ้นส่วน

ดังนั้นหากเรายอมรับแผนภาพ Sorensen-Kinasoshvili (ดูรูปที่ 9.15, a) ดังนั้น

ในทำนองเดียวกัน

ตามแผนผังที่แสดงในรูปที่. 9.15 ข

(20.15)

ในทำนองเดียวกัน

(21.15)

ค่าและเมื่อคำนวณโดยใช้วิธีSørensen-Kinasoshvili สามารถนำมาจากข้อมูลที่กำหนด (ตารางที่ 1.15)

ตารางที่ 1.15

ค่าสัมประสิทธิ์สำหรับเหล็ก

เมื่อพิจารณาปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับชิ้นส่วนเฉพาะ จำเป็นต้องคำนึงถึงอิทธิพลของค่าสัมประสิทธิ์การลดลงของขีดจำกัดความอดทนด้วย การทดลองแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของความเครียด ผลกระทบของขนาด และสภาพพื้นผิวจะสะท้อนให้เห็นเฉพาะในค่าของ แอมพลิจูดสูงสุดและไม่มีผลต่อค่าของความเค้นเฉลี่ยสูงสุด ดังนั้น ในทางปฏิบัติการคำนวณ จึงเป็นเรื่องปกติที่จะเชื่อมโยงค่าสัมประสิทธิ์การลดลงของขีดจำกัดความทนทานกับความเค้นแอมพลิจูดของวงจรเท่านั้น จากนั้นสูตรสุดท้ายในการพิจารณาปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความล้มเหลวจากความล้าจะมีลักษณะดังนี้: ในการดัดงอ

(22.15)

ในแรงบิด

(23.15)

สำหรับการบีบอัดแรงดึง ควรใช้สูตร (22.15) แต่ให้แทนที่ขีดจำกัดความทนทานสำหรับวงจรการบีบอัดแรงดึงแบบสมมาตรแทน

สูตร (22.15), (23.15) ใช้ได้สำหรับวิธีการที่ระบุทั้งหมดในการจัดแผนผังแผนภาพความเค้นขีดจำกัด เฉพาะค่าของสัมประสิทธิ์เท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง

สูตร (22.15) ได้มาจากวัฏจักรที่มีความเค้นเฉลี่ยเป็นบวก สำหรับวัฏจักรที่มีความเค้นเฉลี่ยเป็นลบ (แรงอัด) ควรสันนิษฐานไว้ กล่าวคือ บนสมมติฐานที่ว่าในโซนการบีบอัด เส้นความเค้นจำกัดจะขนานกับแกนแอบซิสซา

ในระหว่างการทำงาน ชิ้นส่วนเครื่องจักรจำนวนมากประสบกับความเค้นที่แปรผันตามเวลา (โดยปกติจะเป็นวงจร) เช่น ชิ้นส่วนกลไกข้อเหวี่ยง เพลารถยนต์ เพลากระปุกเกียร์ ฯลฯ ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าภายใต้ความเครียดที่แปรผัน หลังจากผ่านจำนวนรอบที่กำหนด การทำลายชิ้นส่วนอาจเกิดขึ้นได้ ในขณะที่ภายใต้ความเครียดเดียวกัน ซึ่งคงที่ตลอดเวลา การทำลายจะไม่เกิดขึ้น ตัวอย่างคือลวด จำนวนรอบก่อนเกิดความล้มเหลวขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของวัสดุและความเค้น และแตกต่างกันอย่างมาก การทำลายวัสดุภายใต้การกระทำของความเค้นสลับกันเรียกว่าความล้า

อธิบายกลไกการทำลายล้าง เป็นธรรมชาติของท้องถิ่น การสะสมของความเสียหายจากความเมื่อยล้าทำให้เกิดรอยแตกขนาดใหญ่ ความล้มเหลวเกิดจากการเกิดรอยแตกเมื่อยล้า

สิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดและอันตรายที่สุดสำหรับวัสดุคือกฎฮาร์มอนิกของการเปลี่ยนแปลงความเครียด วงจรความเครียดมีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

ความเค้นรอบสูงสุดและต่ำสุด

แรงดันไฟฟ้ารอบเฉลี่ย

ความกว้างของวงจร: ;

ค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมดุลของวงจร:

รูปที่ 1 ลักษณะวงจรความเครียด

วงจรดังกล่าวเรียกว่าสมมาตร

วงจรนี้เรียกว่าการเต้นเป็นจังหวะ

ข้อกำหนดและคำจำกัดความทั้งหมดยังใช้ได้กับความเค้นแทนเจนต์ที่แปรผันได้ หากแทนที่ด้วย

ขีดจำกัดความอดทน

ในการคำนวณความแข็งแรงภายใต้ความเค้นแปรผัน จำเป็นต้องทราบลักษณะทางกลของวัสดุซึ่งกำหนดผ่านการทดสอบพิเศษ ใช้แท่งขัดเงาเรียบที่มีหน้าตัดและความยาวเป็นวงกลม มันอยู่ภายใต้วงจรสมมาตรที่แอมพลิจูดต่างกัน ให้แผนภาพเครื่องทดสอบและวิธีการทดสอบ ตัวอย่างจะถูกนำไปทำลายและกำหนดจำนวนรอบจนกว่าจะถูกทำลาย เส้นโค้งผลลัพธ์เรียกว่าเส้นโค้งความล้าหรือเส้นโค้ง Wöhler (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 เส้นโค้งความเหนื่อยล้า

เส้นโค้งนี้มีความโดดเด่นตรงที่เริ่มจากแรงดันไฟฟ้าหนึ่งไปจนเกือบเป็นแนวนอน ซึ่งหมายความว่าที่แรงดันไฟฟ้าน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าจำกัดที่กำหนด ตัวอย่างสามารถทนทานต่อรอบนับไม่ถ้วน

ความเค้นสลับสูงสุดที่วัสดุสามารถทนต่อได้โดยไม่ถูกทำลายไม่ว่าจะจำนวนรอบเท่าใดก็ตาม เรียกว่าขีดจำกัดความทนทานและถูกกำหนดไว้

โดยปกติแล้วการทดลองจะดำเนินการจนถึงจำนวนรอบฐาน ยอมรับสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน สำหรับเหล็กชุบแข็ง และโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก การพึ่งพาเชิงประจักษ์ถูกสร้างขึ้นโดยการทดลอง:

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อขีดจำกัดความอดทน

ขีดจำกัดความทนทานของชิ้นส่วนไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับรูปร่าง ขนาด และวิธีการผลิตด้วย

ผลของความเข้มข้นของความเครียด

ในสถานที่ที่มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของชิ้นส่วน PS อย่างมาก (รู, ช่อง, เนื้อ, ร่องสลัก, เกลียว) ดังที่ทราบกันดีว่าความเครียดเพิ่มขึ้นในท้องถิ่นเกิดขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความเข้มข้นของความเครียด มันลดรายละเอียดลงเมื่อเทียบกับตัวอย่าง การลดลงนี้คำนึงถึงปัจจัยความเข้มข้นของความเครียดที่มีประสิทธิผล ซึ่งพิจารณาจากการทดลอง ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของขีดจำกัดความทนทานของตัวอย่างที่เรียบต่อตัวอย่างที่มีตัวเพิ่มความเครียดที่กำหนด

ค่าต่างๆ ระบุไว้ในหนังสืออ้างอิง

อิทธิพลของขนาดชิ้นส่วน

มีการทดลองพบว่าเมื่อขนาดตัวอย่างเพิ่มขึ้นก็จะลดลง อิทธิพลของขนาดตัวอย่างจะถูกนำมาพิจารณาโดยปัจจัยขนาดซึ่งถูกกำหนดโดยการทดลองและเท่ากับอัตราส่วน

โดยปกติแล้วพวกเขาจะรับมัน มีระบุไว้ในหนังสืออ้างอิง

อิทธิพลของสภาพพื้นผิวของชิ้นส่วน

การปรากฏตัวของรอยขีดข่วน รอยขีดข่วน และสิ่งผิดปกติบนพื้นผิวของชิ้นส่วนทำให้ขีดจำกัดความทนทานของชิ้นส่วนลดลง สภาพพื้นผิวของชิ้นส่วนขึ้นอยู่กับประเภทของการตัดเฉือน อิทธิพลของสภาพพื้นผิวต่อขนาดของชิ้นส่วนนั้นคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์ที่กำหนดจากการทดลองและเท่ากับ:

สัมประสิทธิ์นี้มีอยู่ในหนังสืออ้างอิง

ปัจจัยทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นสามารถนำมาพิจารณาด้วยปัจจัยเดียวในการเปลี่ยนขีดจำกัดความทนทาน

แล้วขีดจำกัดความทนทานของชิ้นส่วนนั้น

หากเราทดสอบตัวอย่างมาตรฐานจากวัสดุภายใต้การศึกษาภายใต้สภาวะของวงจรความเค้นไม่สมมาตร เราจะได้แผนภาพความเค้นขีดจำกัดที่แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 แผนภาพความเครียดขั้นสูงสุด

อธิบายวิธีการทดสอบและการสร้างไดอะแกรม

แผนภาพนี้ช่วยให้คุณตัดสินความใกล้เคียงของสภาวะการทำงานกับสภาวะที่จำกัดได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จุดปฏิบัติการ (B) พร้อมพิกัดจะถูกพล็อตบนแผนภาพ

โดยที่ และ คือค่าที่คำนวณได้ของค่าเฉลี่ยและความเครียดสูงสุดในส่วนนั้น ในกรณีนี้แอมพลิจูดของความเค้นจะเพิ่มขึ้นโดยคำนึงถึงขีดจำกัดความล้าของชิ้นส่วนที่ลดลง ระดับความใกล้ชิดของจุดปฏิบัติงานกับเส้นโค้งจำกัดใช้เพื่อตัดสินอันตรายจากสภาพการทำงาน หากจุดปฏิบัติงานอยู่นอกแผนภาพ ก็จะเกิดความล้มเหลวจากความล้าอย่างแน่นอน

การสร้างไดอะแกรมนี้ต้องใช้เวลาและทรัพยากรวัสดุเป็นจำนวนมาก ดังนั้นไดอะแกรมจริงจึงถูกสร้างด้วยไดเร็กต์ซีดี ดังนั้นแผนภาพนี้จึงสามารถสร้างได้โดยไม่ต้องทดลอง

การหาค่าปัจจัยด้านความปลอดภัยที่แรงดันไฟฟ้าแปรผัน

ปัจจัยด้านความปลอดภัยเห็นได้ชัดว่าเท่ากับอัตราส่วนของส่วน OA ต่อส่วน OB (รูปที่ 3) หลังจากการก่อสร้างทางเรขาคณิตเราได้รับ:

โดยที่ค่าสัมประสิทธิ์ความไวของวัสดุต่อวงจรความไม่สมดุลคือ

ภายใต้การกระทำของความเค้นแทนเจนต์สลับกัน

ค่าสัมประสิทธิ์มีระบุไว้ในหนังสืออ้างอิง

ด้วยการกระทำที่สลับกันของความเค้นปกติและวงสัมผัสซึ่งเป็นปัจจัยด้านความปลอดภัยโดยรวม

• การคำนวณแรงของความเค้นแปรผัน เมื่อคำนวณความแข็งแรงภายใต้ความเค้นแปรผันความแข็งแรงของชิ้นส่วนมักจะประเมินโดยค่าของปัจจัยด้านความปลอดภัยที่แท้จริง P เมื่อเปรียบเทียบกับปัจจัยด้านความปลอดภัยที่อนุญาตซึ่งกำหนดโดยบรรทัดฐานเงื่อนไขความแข็งแรงจะถูกเขียน n >. ตัวอย่างเช่น ปัจจัยด้านความปลอดภัย P สามารถกำหนดได้โดยประมาณโดยใช้มุมมองแผนผังของแอมพลิจูดจำกัด 460.6 ก่อนอื่น ให้หาปัจจัยด้านความปลอดภัยเพื่อให้ได้มาตรฐานที่ราบรื่น

ตัวอย่าง ไม่ใช่ส่วนจริง โหลดภายนอกถือว่ารอบการทำงานซึ่งมีการกำหนดปัจจัยด้านความปลอดภัยและรอบขีดจำกัดที่สอดคล้องกันจะแปรผันในลักษณะเดียวกัน จากแหล่งที่มาของแผนภาพ (ดูแผนภาพ 460.6) วาดรังสี 01 ที่มุมที่กำหนด (§a = - โดยที่ AA คือแอมพลิจูดและแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยของรอบการทำงาน จุด M บนเส้นตรงที่มีพิกัด AA และ ที่ กำหนดลักษณะรอบการทำงาน . จุด N พิกัด l 18 คำสั่ง ha 1037 549i พัตแสดงลักษณะเฉพาะของค่าขีดจำกัดของรอบเดียวกัน ดังนั้น ค่าของปัจจัยด้านความปลอดภัย p จึงสามารถกำหนดได้

เช่น (อัตราส่วน W Segment หากลำแสง 01 ตัดกับเส้นตรง AB ความเครียดของวงจรที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เกิดความล้มเหลวของความเมื่อยล้า Lyudmila Firmal

ตัวอย่าง. ปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับความล้มเหลวของความเมื่อยล้าในกรณีนี้จะแสดงเป็น n# โดยที่จุด N อยู่บนเส้น AB และเป็นไปตามสมการ (18.11) 0_1=аш+п^а, (18.13) โดยที่ PJ= (18.14) จะได้ค่าปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับตัวอย่างที่เรียบ ความแข็งแรงของชิ้นส่วนขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของชิ้นส่วนและสภาพพื้นผิว ทั้งหมดนี้นำมาพิจารณาด้วยค่าสัมประสิทธิ์ที่สอดคล้องกัน ปัจจัยความเข้มข้นของความเครียดที่มีประสิทธิผล ka ปัจจัยความไวของพื้นผิว p และปัจจัยสเกล EE จำเป็นต้องเพื่อให้ได้ตัวบ่งชี้แอมพลิจูดสูงสุดของชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง

ลดขีดจำกัดความอดทนในวงจรสมมาตร -?- เท่าหรืออะไรคือสิ่งเดียวกันเมื่อแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าของวงจรการทำงาน AA เพิ่มขึ้น จากนั้นสูตร (18.13) จะอยู่ในรูปแบบ ค่าความปลอดภัยของชิ้นส่วนเท่ากับ ค่าต่อไปนี้ (18.15)) (18.16) โปรดทราบว่าคุณกำลังใช้ if แทนรูป 460, B) ใช้รูปแบบที่เรียบง่ายเพิ่มเติมที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของสองจุด (รูปที่ 460, a) ในสูตร (18.16) เฉพาะค่าสัมประสิทธิ์เชิงมุม f ของเส้นตรง AB ที่เปลี่ยนแปลง ในกรณีนี้คุณต้องทำ หากลำแสง 01 ตัดกับเส้นตรง ความเค้นแบบวนที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ชิ้นส่วนปิดการใช้งานเนื่องจากมีลักษณะของการเสียรูปพลาสติกอยู่ 550ประสิทธิภาพร่วมของสต็อคสัมพันธ์กับความแข็งแรงของผลผลิตระบุโดย l และคำนวณโดยใช้สูตร Antibodies Gold = - - - และ Shah KTG AA+~T (18.17) สำหรับชิ้นส่วนจาก

• ในเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง ความล้มเหลวอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากความแข็งแรงคงที่ลดลงเนื่องจากความเข้มข้นของความเครียด กรณีนี้เกิดขึ้นได้เมื่อค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมมาตรใกล้เคียงกับความสามัคคี ค่าสัมประสิทธิ์ระยะขอบในกรณีนี้ถูกกำหนดโดยสูตร D. V. d (18.18) โดยที่ ov คือความต้านทานแรงดึง แรงดันไฟฟ้า o กำหนดโดยไม่คำนึงถึงความเข้มข้น — สัมประสิทธิ์โดยคำนึงถึงการลดลงของความแรงสถิตเนื่องจากความเข้มข้นของความเครียด ค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นของความเครียดสถิตที่มีประสิทธิผล การคำนวณข้างต้นอ้างอิงถึงกรณีของสภาวะความเค้นในแกนเดียว สำหรับสถานะความเค้นระนาบหรือปริมาตร งานในการประเมินความแข็งแกร่งนั้นซับซ้อนกว่ามาก ทฤษฎีความแข็งแกร่งได้รับการพัฒนาและทดสอบอย่างดีจากการทดลอง

ที่แรงดันไฟฟ้าคงที่ ไม่สามารถใช้ได้กับกรณีแรงดันไฟฟ้าผันผวนโดยตรง ปัจจุบันปัญหานี้ยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างน่าพอใจ ในทางปฏิบัติ การคำนวณจะใช้การขึ้นต่อกันต่อไปนี้ในสภาวะความเค้นระนาบ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือความเค้นปกติ o และความเค้นเฉือน t: (18.19) ในที่นี้ปัจจัยความปลอดภัย p ที่จำเป็นสำหรับสถานะความเค้นระนาบ, PA, p~ - สมมติว่า ว่าเฉพาะความเค้นปกติ o หรือความเค้นแทนเจนต์เท่านั้นที่เป็นไปตามสมการ (18.16) การพึ่งพา (18.19) ได้รับการยืนยันจากการทดลองบางอย่าง นอกจากนี้ยังขยายทฤษฎีความแข็งแรงที่สาม (ทฤษฎีความเค้นเฉือนสูงสุด) ในกรณีของความเค้นและ T

การเปลี่ยนแปลงในวงจรสมมาตรในระยะเดียว ต้องใช้ในกรณีที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟสในสิบแปด * 551 จากสมการ (18.19) ต้องใช้ Lyudmila Firmal

ปัจจัยด้านความปลอดภัย (18.20)) P r และ M E R1. หมุดลูกสูบแบบท่อของเครื่องยนต์มีแรง P ซึ่งแตกต่างกันไปตั้งแต่ P = 6,000 กก. ถึง P = - 2,000 กก. ลักษณะทางกลของวัสดุสลักลูกสูบ: ความแข็งแรงของผลผลิต = = = 10,000 กก./ซม.2 ความต้านทานแรงดึง AB = 8000kpsm2, วงจรสมมาตร o ขีดจำกัดความทนทาน, * = 5,000kpsm2, วงจรเป็นศูนย์ a o-7500กก. / ซม.2 พื้นผิวด้านนอกของหมุดขัดเงา ค่าสัมประสิทธิ์ความไวของพื้นผิว p=1; สเกลแฟคเตอร์ E0=0.9; ปัจจัยความเข้มข้นของความเครียดที่มีประสิทธิผล& = 1.1 กำหนดปัจจัยด้านความปลอดภัยภายใต้ภาระความล้า สำหรับข้าว. ในรูป 463 แสดงแผนภาพการส่งแรงไปที่นิ้วและอยู่ในแผนภาพ 463, กราฟ b ของโมเมนต์การดัด 1g (1=30mm0=5 0mm และ (1=30mm / รูป,

463เอ< 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

ค่า a_yd d _ ^255 1.1 _ _ p-de 'P e 1125 1l O2' 4 5, =68° 1-0, 9 เราเชื่อว่ารอบการทำงานและขีดจำกัดจะใกล้เคียงกัน จุด M * AA=2720 กก./ซม. พร้อมพิกัดรอบการทำงานแรงดันไฟฟ้า? และ ______5000____ 0.333-1125 + - /D2+D2~y(1.23)2+ (4.14)2 - = 1.2.