Динамичните натоварвания действие - studopediya

2. Якост циклично различни напрежения.

10.1 динамични натоварвания за действие

Досега ние изследвахме ефекта на някои детайли от изграждане на статични натоварвания. Както знаем от предходната, статично натоварване от нула до крайните стойности се променят стойността си толкова бавно, че ускорението, получено с конструктивни елементи, предварително пренебрежимо малка. Въпреки това, доста често са динамични натоварвания в природата, тъй като в момента на промяна с бърза скорост. Ефектът от такива товари, придружени от осцилации структури и техните отделни елементи.

Натоварванията, произтичащи от вибрациите на части от комплекта са за първи път, за да надвишава по размер на напрежението от действие сто статични натоварвания на.

Изчисляване на части съоръжения в динамично натоварване на текстообработваща жените, отколкото да се разчита на статично натоварване. Трудността е, от една страна, в по-сложни методи за определяне на вътрешните сили и напрежения, породени от ефекта върху скоростта на динамичен огън, а от друга - в рамките на по-усъвършенствани методи за определяне кожи еска свойства на материалите при динамично натоварване.

Например, много материали, които са пластмасови работа като чуплива при статични натоварвания действат, когато натоварването на влияние в качеството (т.е. чрез товар изключително кратък период ..); многократно повтаряне на силата на действие променливо натоварване на материали намалява драстично.

Общият метод на базата на динамично натоварване на базата на известните теоретични механиката на принципа на Alembert на. Съгласно този принцип, всяко движещо се тяло може да се приеме, че е в състояние на моментно равновесие, ако приложимите към него външни сили добавени инертната сила, равна на теглото от неговия ускорение и посока, обратна на ускорението. Поради това, в случаите, когато е известно, силите на инерцията, без никакви ограничения, които можете да използвате метода на CE cheny и за определяне на вътрешните сили да използват остатъка от уравнението. В случаите, когато определянето е трудно да се инерционните сили, например, при удар, за да се определи динамичното стреса и деформация се използва закона за запазване на енергията.

10.1.1 Изчисляване на напрежения при равномерно ускорено движение

В много случаи ускорението, с които са известни на движещите се части на машини. Dynamic напрежение в тези случаи се изчисли-lyayutsya без затруднения.

Да разгледаме случая на повдигане на товари с тегло до G ускорение а (фиг. 10.1). Оп-разреден напрежение в въже, без да обръща внимание на теглото си.

Се прилага инерционната сила на натоварване, равно на m = Ga / г и надолу. Ние прилагаме метода на секции. Осъществяване разрезът п-р-Вай iotbrasy горната част на въжето. Силата на въжето е обозначен с Nd. Тъй като напрежението в централната напрежението равномерно разпределено в рамките на напречното сечение, можем да предположим, че

където SD - необходимия динамичен напрежение.

скорост въздействие тяло се определя от известен формула свободно падат

Тази скорост в много кратко време въздействие изчислява в хилядни или стотни от секундата, опаковане,

Фиг. 10.2 деца до нула.

Поради големия мустаци-корен (забавяне) се появява много по инерция, водена-причина за което се определя удар действие.

Теоретично, обаче, е трудно да се установи курс право на промяна, и следователно големината на инерционна сила. Тя се прилага по друг начин, въз основа на закона за запазване на енергията и следното на въглища:

1. подчертава, при удара, не трябва да надхвърлят ограничението на пропорционалност, така че закона на Хук за въздействие остава валиден.

2. Body след удара да не се отделят един от друг.

3. Маса неподвижен прът се счита за малка в сравнение с масата на нападателя, като по този начин не се взема предвид.

4. Загуба на енергия преминава в топлинна енергия и кола-Batel движение на сблъскващи органи пренебрегвани.

Ние приравняваме натовареността на потенциалната енергия на падащата дьо формирането на пръта.

Осъществена от теглото на падане тегло работата,

при което - движението на точката на удара, равно скъсяването на пръта.

Енергията на деформация по време на сгъстяване е

От тези две уравнения, които получаваме

Разделяне на всички членове на това уравнение от EA, получаваме

Но Gl / ЕА = Dlcm - съкращаване прът от равновесие прилив-zhennoy nagruz-

Решаването на този квадратно уравнение Dldin. получаваме

Оставянето на знака плюс (разтвор с знак минус пред радикалните противоречи на физическия смисъл на проблема), ние най-накрая получи

Кдине при което - динамичен коефициент.

Разделяйки двете страни на това уравнение на дължината на пробата и смарт-жив на модула на еластичност Е, ние извършва въз основа на закона на Хук, щамовете на напрежения

От тези формули е очевидно, че стойностите на динамични натоварвания и премествания зависят от големината на статична деформация флип-напред тялото. Колкото повече статични деформация (при равни други условия), долната динамично напрежение. Ето защо, за да се смекчи прилага уплътнения (гума пролет), които дават голяма деформация.

В такта на сгъстяване, за да се избегне деформиране динамика кал напрежение не трябва да надвишава критичната стреса.

Имат подобна форма на формулата за случая на кръста (Izgi-bayuschego) щифт, само че вместо Dlcm трябва да бъде статично отклонение на лъча в точката на въздействие - zst. вместо Dldin дин-мическите обръщателни - zdin.

10.1.3 Специални случаи

1. Ако ч = 0, т.е.. Е. Има приложение внезапно натоварване, от формулите (10.1) и (10.2), получаваме

Когато внезапно натоварване деформация се прилага и напрежение два пъти повече от статичния ефект на едно и също натоварване.

2. Ако капка Височина H е много по-голяма от статичната деформация-мацията Dlct. за определяне на динамичен коефициент на полу-означават следните приблизителни формула:

10.2 Сила при циклично различна напрежение

Повечето от частите на машината в условията на труд с опит напрежение PE-колан, циклично изменящи се във времето. Те СЗО Ник в някои части на промените на натоварването, както и поради промени в позицията на своите раздели по отношение на постоянно натоварване (например, подробности за ротация). Опитът показва, че променливата напрежение след определен брой цикли на натоварване може да дойде внезапно подробности унищожение ING. Това явление се нарича умора-майки АЛС. Има два вида на умора: Цикъл умора време гниене и се характеризира с влошаване и унищожаване на материала за голям брой товарни цикли (повече от 10 5) при напрежения, които са по-малки-ши се получава сила на материала, и ниско умора цикъл, което се случва с относително малък брой цикли (около 10 3 ... 10 5), когато работното напрежение предизвиква еластична пластична деформация-мация, което е типично за силно подчертават структури. Различни условия Чие увреждането и фрактура на потока на mnogotsiklo-вой умора на материала при циклично и определя необходимостта от отделно разглеждане.

умора Feature цикъл е, че преди унищожаването на лезии се срещат в много малка, или в отсъствието на циклични macroplastic де образувания. Унищожаването в същото време има чупливи. Първоначалната щетите и разрушаване поради наличието на пластмасови деформация-ции в отделни microvolumes, поради нехомогенността на структурата истинските екскурзии материали. Има три етапа на тази protses SA: натрупване на микроскопични лезии да образуват първите macrocracks; развитието на един или повече фрактури; време Рушен развитие с тялото на парчета. Обикновено тези три стъпки са добре признати в картината на фрактура умора: присъствието на крак зона раждане, обикновено около стрес концентратор, неговото разпространение зона (изглаждане полочиха зона) и "doloma" зона.

Броят на циклите до разрушаването зависи от характеристиките на цикъл-потапяне. Законите се променят променлив напрежение може да отнеме време лично, но те могат да бъдат представени под формата на проста хармонична синусоида или косинус вълна. Фиг. 10.3, както е показано от периодична Menenius подчертава, във времето от най-големите до най-малкия smah Смин и гърба.

параметри на циклите са:

- smah - максимум (най-голямата стойност на алгебрични) КИА

- Смин - минималната стойност (най-малката стойност на алгебрични) КИА

- SM = - средно напрежение или постоянен компонент

- = Sa - върхово напрежение или променливия компонент

цикъл подопечни. (10.4)

минимално съотношение цикъл напрежение нарича максимална

стрес цикъл коефициент асиметрия Rs = Смин / smah.

Напрежение на цикъл е напълно определя от всеки двама от неговите параметри. В зависимост от стойността на напрежението цикли коефициент асиметрия разделят на симетрични и асиметрични в znakopostojannom и променливо. Напрежение Smax. Смин и Сай може да бъде положителен-ТА, отрицателно и нула. Sa амплитуда винаги е положителен. В случаите, когато Smax = - Смин. Rs = -1, цикъла на напрежение ЛИЗАЦИЯ наречени симетричен (фигура 10.3, б). Ако Смин = 0, R, = 0 - otnulevym (фигура 10.3 ,.).

Цикли в която асиметрия съотношения Rs-ODI Накова, казва, че е подобен.

В случай на променливи напрежения на срязване са Osta в сила всички от горните условия и връзка-нето с подмяна на S за тон. Ако периодът цикъл T, след интервала от време на т-позиция на броя на циклите N = т / T.

Най-опасни е симетрична-ти натоварване цикъл (фиг. 10.3, б).

За изчисляване на якост при повтарящи се стресови променливи трябва да знаете на механичните характеристики на материала. Те се определят чрез тестване на проби в специални машини. Най-простият и най-често е тестовата проба с симетричен цикъл стрес когато Rs = 1. Този цикъл е определен R-1. Symmetrical цикъл извършва etsya обикновено по време на зареждане на пробата съгласно схемата, така наречената втора, КРЪГОВО ОГЪВАНЕ: цилиндрична проба се върти в равнина на действие на постоянно натоварване на огъване прилага от схемата чист или напречно огъване. В този случай, напрежението в секцията периферия-ТА на примерните точки се променят синусоидално. Широко използвани като пулсиращо или otnulevoy цикъл потапяне (фиг. 10.3, В), е лесно да се реализира, когато се изпитва по pulsato-ма.

Резултатите от теста са представени като криви умора отразяващи зависимостта на броя на циклите за завършване унищожаване от NK макси-мал модул напрежение цикъл | е | макс при предварително определена Rs (фигура 10.4.).

След тестване на първата проба точка А в диаграмата показва чиито координати N1 и s1max (или просто s1).

Тогава тестван втора проба, което го прави не-по-малко стрес S2 Естествено, той се влюбва отново, по-голям брой N 2 цикъла. В диаграмата се прилагат до точка Б координира-трет N2 и s2, и така нататък. D.

След като всички тествани проби и свързващи точки А, В,

С и т. Г. гладка линия, която получава не-

Фиг. 10.4 крива ABCD, за съвместно нарича крива Thoraya

умора (или крива Wohler) .Това крива характеризиращ се с това, че се изхожда от определен напрежение, то се простира по същество хоризонтално (CD част). Това означава, че при определено напрежение

а-1 проба не се унищожава, можете, дръжте безкраен брой цикли.

Най-високата стойност на максималната стойност на цикъла на напрежение, който материал може да устои без повреда неограничено дълго Chenno наречената граница на издръжливост (граница на умора), и се означава S-1.

Опитът показва, че пробата на въглерод-двеста дали издържат 10 7 цикъла (този брой се нарича база стажант Тани) при допълнително натоварване-SRI могат да издържат на неограничен брой цикли. Ето защо, след 10 7 цикъла за стоманени проби се спира експерименти.

Напрежение S-1. съответстващ на N = 10 7. приема като ограничение на издръжливост.

За цветни метали и закалени стомани не могат да бъдат уморени изграждане на броя на циклите, която е да се носят, пробата няма да бъдат унищожени в бъдеще. За тези случаи, въвежда понятието предварително ла ограничен издръжливост, като най-големият Sheha максимална цикъл напрежение, при което пробата е в състояние да издържат на определен брой цикли (обикновено N = 10 август).

В момента, в продължение на много материали се срещат границите на издръжливост и в справките. От тези данни е видно, че за по-голямата граница метали издръжливост при симетричен цикъл по-малко от стреса на доходността. Обикновено, за стомана, границата на умора на огъване S-1 "(0,4 ¸ 0.5) SVR. За висока якост стомани S-1 "(400 + 0.167 SVR) МРа. За цветни метали S-1 "(0,25 ¸ 0.5) SVR. Усукване за конвенционални стомани имат Т-1 »0,56 S-1. За чуплива метал т-1 »0,8 S-1.

Естествено, определи експериментално границите на умора за всеки един от възможните стойности на коефициентите на стрес R невъзможно. На практика, идващи по следния начин: (. Фигура 10.5) множество характерни стойности са R граница SR умора диаграма, и якост на умора натрупване ma Therians, където стойностите на абсцисата на средно напрежение см. и вертикалната ос - амплитудата например zheniya-SA. гранични цикли.

Всяка двойка стойности см и SA. характеризиращи граница цикъл е представен от точка на тази схема. Събирането на тези точки образува крива AB (фиг. 10.5), която разделя безопасно региона (съдържащ произхода на координати) на областта на цикличен унищожаване. Фиг. 10.5 точка А на схемата съответства на якостта на опън при Стати-радикално товарене и точка Б - при симетричен цикъл натоварване-SG-ТА. Всеки един може да бъде количка цикъл MO-Jette бъдат показани в тази схема, работната точка (физкултура) с координати (см. Sa) и в зависимост от това коя от областите, засегнати точка може да се съди по отношение на безопасността на цикъла.

10.2.1 Ефектът на концентрацията на стрес, състоянието на повърхността

както и данни за размерите на якост на умора

Степента на влияние, границите на умора от много фактори. Помислете nekoto ръж от тях. Един от основните фактори, които имат значително влияние върху якостта на умора е кон-Центрация напрежения.

Основният дългосрочен експонентата местно стрес е фактор концентрация на напрежение:

където Smax - най-голямата локална напрежение-комплект;

и - номинално напрежение.

Например, за лента с отвор (. Фигура 10.6) на надлъжната сила F в пръстеновидни секции, имаме: