Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Выбор материалов и технологий в машиностроении

СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ

Под конструкционной прочностью понимают комплекс механических характеристик материалов, которые обеспечивают надежную и длительную работу материала в условиях эксплуатации.

Расчеты на прочность деталей машин по номинальным напряжениям являются недостаточными для оценки их долговечности. Необходимо учитывать следующие факторы:

  • • фактическое повышение местных напряжений, обусловленное их концентрацией, остаточными напряжениями от технологических напряжений, температурными напряжениями;
  • • характер эксплуатационного нагружения (статические и импульсные перегрузки, постоянные и переменные температуры нагружения);
  • • наличие в конструкциях исходных и возникающих при эксплуатации дефектов (поры, расслоения, микротрещины и др.);
  • • макро- и микронеоднородности металла (неоднородность свойств по толщине, в зоне сварных швов, плакирования и т.д.). Необходимость отражения в расчетах на прочность указанных

факторов требует перехода от оценки номинальных к анализу локальных напряжений. Такой переход, как известно, был осуществлен применительно к оценке прочности по критериям усталостного разрушения, когда образование и развитие макропластических деформаций не происходит. Это позволяет по величинам номинальных напряжений методами теории упругости или упругого моделирования с использованием модуля упругости Е и коэффициента Пуассона р оценивать величины местных максимальных эксплуатационных напряжений аэтах.

В качестве критерия при расчетах на усталость используется предел выносливости с_ь определяемый при циклическом нагружении гладкого образца. В качестве формулы запасов прочности входят: теоретические аа и эффективные Ка коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла х?а.

Повышение статической прочности материалов (ав, ат) не сопровождается пропорциональным увеличением предела выносливости о_ь так как сказывается влияние деформационных, структурных, временных, температурных и других факторов.

Повышение статической прочности материала сопровождается увеличением коэффициентов Ч^и Ка.

Это не позволяет реализовать в конструкциях достигаемую на образцах высокую статическую прочность. Кроме того, на всех стадиях использования материала (при конструировании, при производстве изделий и в процессе эксплуатации) могут наблюдаться различные отклонения от обязательных требований: по радиусам галтелей, по качеству термообработки, коррозионным повреждениям, неметаллическим включениям, трещинам, порам, рыхлости и др. Все это снижает надежность материала, особенно высокопрочного. Известно, что повышение прочности на п% позволяет уменьшить массу детали только на (0,5—0,7) п% вследствие того, что никогда во всем объеме детали не может быть достигнут уровень расчетных напряжений: в значительной части объема действуют конструктивные, а не расчетные напряжения.

В связи с этим известно, что при переходе, например, от стали с прочностью 2000 МПа к стали с 2400 МПа будет реализована экономия массы не на 20%, а всего лишь на 10%. Потеря же в параметрах надежности при этом составит не менее 5%. Поэтому средняя прочность применяющихся в авиации сплавов не превышает 50—70%-ого уровня достигнутой прочности.

Повышение уровня прочности материала и, как следствие, рабочих напряжений сопровождается увеличением упругих деформаций е = о/Е, где Е — модуль нормальной упругости.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы