Оглавление:
Понятие о концентрации напряжений
- Понятие концентрации напряжений Согласно теоретическим и экспериментальным исследованиям, равномерное распределение напряжений по площади поперечного сечения растянутого или сжатого стержня дает формулу (4.6), а длина поперечного сечения стержня постоянна или очень резка. 107 изменения площади поперечного сечения вследствие наличия поперечных отверстий, скруглений, канавок и разрезов вызывают концентрацию напряжений, приводящую к неравномерному распределению напряжений. Для риса. График распределения растягивающих
напряжений в поперечном сечении ослабленной полосы по кольцевому отверстию показан на рисунке 118, представленном на фиг. 118, б-участок, ослабленный полукруглым скруглением. Следует отметить, что изображение концентрации напряжений, показанное здесь и в дальнейшем, несколько упрощено, но в основном верно отражает суть явления. Точные исследования показывают! Показано, что напряженное
состояние в концентрированной области является более сложным. Факторы, Людмила Фирмаль
вызывающие концентрацию напряжений (отверстия, разрезы и др. А) называется концентратором напряжений. Максимальное значение напряжения достигает своей непосредственной близости(например, края отверстия или скругления) и ограничено очень малой частью площади поперечного сечения. Отсюда и местное так называемое напряжение в местах концентрации. Рассмотрим некоторые понятия и определения, с которыми мы сталкиваемся при прочностных расчетах в случае концентрации напряжений. Номинальное напряжение — это напряжение, рассчитанное в предположении отсутствия концентрации напряжений. Как использовать рис. 118,
А и Б) номинальное напряжение рассчитывается как среднее напряжение ослабленной части пластины: = < 4-34> FMWI-это область ослабленного участка, называемая чистой областью. Номинальное напряжение можно понимать как напряжение, рассчитанное из площади F непрерывного сечения, без учета уменьшения за счет отверстия. Эта область называется полным поперечным сечением. Затем (4.35 )) Для очень малых отверстий в полосе номинальные напряжения, рассчитанные по формулам (4.34) и (4.35), будут существенными 108 то же самое. В других случаях наблюдается
- большая разница в величине возникающего напряжения. Поэтому, используя понятие номинального напряжения, его следует устанавливать исходя из поперечного сечения, на которое оно рассчитано. Теоретические и эффективные коэффициенты концентрации напряжений Применять. Количественной характеристикой концентрации напряжений является коэффициент концентрации а, который равен наибольшему локальному напряжению Omax отношение к номинальному напряжению Oh: Макс° В большинстве случаев коэффициент концентрации напряжений определяется методом теории упругости, который основан на предположении о 2, 6 однородности материала, изотропии и идеальной упругости-^1I. эти 7 ′ Коэффициенты называются
а локального напряжения зависит от типа и размеров концентратора. Например, чем меньше радиус отверстия или скругления в полосе, тем больше напряжение отличается от номинального. Для очень малого радиуса отверстий в полосе (рис. 118, а) максимальное напряжение на конце отверстия равно (REM nominal (a-3—, а конец полукруглой выемки равен (фиг. 118.6) — для двух номинальных(а=2). Проникающий входящий угловой разрез дает больший коэффициент концентрации давления в вершине угла. Для общих концентраторов напряжений полос прямоугольного сечения значения теоретических коэффициентов концентрации приведены на рисунке. 119, и в баре с круглым поперечным сечением на столе. 11. В руководстве по расчету прочности и специальном курсе приведены
более подробные данные о коэффициентах концентрации напряжений Людмила Фирмаль
в ИЭО-сетке. Рассчитайте номинальное напряжение и определите максимальное напряжение в месте концентрации, зная коэффициент концентрации напряжений этого концентратора: -Не знаю, — ответил он. (4.О7) Концентрации напряжений должны учитываться при проектировании и расчете прочности механических компонентов. Должен 109 глубокие разрезы, скругления, концентрация напряжений способствуют известным условиям раннего разрушения материала, что позволяет избежать резкого перехода сечений. Также необходимо стремиться к тщательной обработке поверхности. Из закаленной стали. Малая трассировка от абразивного диска может уменьшить прочность на растяжение затвердетой стали 10-20%. Теоретический коэффициент
концентрации напряжений зависит от формы концентратора и не отражает свойств фактического материала. Совместный учет геометрии концентратора и свойств материала производится по так называемому эффективному (результативному)коэффициенту концентрации напряжений, который дает перед их разрушением представление о соотношении конечных нагрузок Таблица 11 Типа концентратора, например,<Еня есть Полукруглое углубление с отношением радиуса к диаметру стержня 0,1………………………………………………………………………. 2.0 0,5……………………………………………………………………… 1.6 1,0………………………………………………………………………. 1,2 2,0………………………………………………………………………. 1.1 Гартель-это отношение радиуса Гартеля к диаметру стержня 0,0625……………..
………………………………………………… 1.75 0.125………………………………………………………………… 1.50 0,2 5…………………………………………………………………… 1,20 0,5………………………………………………………………….. 1.10 Переход под прямым углом у Г Л О М………………………………………………… 2.0 острый V-образный V S t o h to…………………………………………………. Отверстия с отношением диаметра отверстия к диаметру 3,0 стержней 0, 1-0, 3 3……………………………………………………………….. 2,0 риск от резца на поверхности продукта.. .. .. .. . 1,2-1,4 Предназначен для образца без концентратора напряжений при предельной нагрузке того же образца с концентратором напряжений. Под статической нагрузкой Здесь P i-разрушающая нагрузка образца без концентратора напряжений, P I-разрушающая нагрузка образца с концентратором
напряжений. Концентрация напряжений оказывает различное влияние на прочность пластичных и хрупких материалов. Характер нагрузки также незаменим. Если материал пластичен(на диаграмме напряжений имеется значительная степень текучести), то нагрузка будет статической, и последняя нагрузка будет возрастать. Сто двадцать. Рост максимального локального напряжения прерывается, как только оно достигает предела текучести. В оставшейся части поперечного сечения напряжение все равно будет возрастать до величины предела текучести от, в то время как зона пластичности в Судетском концентраторе увеличивается(рис. 120). Таким образом,
пластичность способствует выравниванию напряжений. Исходя из этого, мы предполагаем, что при статической нагрузке пластический материал не чувствителен к концентрации напряжений. Эффективный коэффициент концентрации таких материалов близок к единице. Когда деформация и напряжение быстро изменяются с течением времени при ударных и переменных нагрузках, выравнивание напряжений не имеет времени и не оказывает отрицательного влияния на концентрацию напряжений, поэтому при расчете прочности следует учитывать концентрацию напряжений. Для однородных хрупких материалов
неравномерное распределение напряжений из-за концентрации сохраняется на всех стадиях нагружения и при статическом нагружении. В месте максимального напряжения начинается разрушение материала (через образование трещин). Закаленная сталь особенно чувствительна к концентратору, и чем выше ее прочностные характеристики, тем больше. Эффективный коэффициент концентрации напряжений для хрупкого однородного материала очень близок к теоретическому значению. Поэтому для хрупких материалов при расчете прочности на статические нагрузки можно использовать теоретический коэффициент концентрации напряжений.
Смотрите также:
| Некоторые другие виды механических испытаний | Влияние различных факторов на механические свойства материалов |
| Понятие о механизме образования деформаций | Допускаемые напряжения |
