АНАЛИЗ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЗАПАСА ПРОЧНОСТИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Повышение надежности элементов сооружений и деталей машин предъявляет высокие требования к проектным решениям, поскольку конструкция должна быть достаточно прочной, а в необходимых случаях - жесткой и устойчивой и, вместе с тем, иметь наименьшую материалоемкость, трудоемкость изготовления и стоимость. В значительной мере эта задача может быть решена за счет рационального проектирования на основе современных методов прочностных расчетов.
Необходимость введения коэффициентов запаса прочности объясняется следующими обстоятельствами:
а) разбросом в определяемых из опыта величинах σт или σв для данного материала;
б) невозможностью точно установить действующие нагрузки;
в) неточностью принятых методов расчета.
При назначении коэффициентов запаса, а значит и допускаемых напряжений, кроме перечисленных выше соображений необходимо также учитывать и другие факторы:
а) качество и степень однородности материала, например, для стали коэффициент запаса принимается - 1,5; для бетона - 3; для естественного камня, материала весьма неоднородного, коэффициент запаса принимается ~ 10;
б) долговечность и значимость сооружения или машины. Ниже представлена сравнительная таблица значений коэффициентов запаса прочности (табл. 1), в которой можно наблюдать разброс значения.
Таблица 1
|
Коэффициент запаса прочности (nт, nв) |
||
|
Материал |
||
|
Пластичный |
Хрупкий |
|
|
[1] |
1,4...2,0 |
2,5...5,0 |
|
[2] |
1,4...1,6 |
2,5...3,0 |
|
[3] |
1,5...2,0 |
2,5...5,0 |
|
[4] |
1,5...2,1 |
2,0...2,4 |
Табличный метод выбора допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности конкретней, проще и очень удобен для пользования. Поэтому во всех случаях, когда имеются специализированные таблицы допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности, составленные для отдельных деталей и узлов машин научно-исследовательскими институтами, заводами и организациями, проектирующими машины, при выборе допускаемых напряжений и коэффициентов запаса обычно пользуются табличным методом. Дифференциальный метод заключается в том, что допускаемое напряжение или допускаемый коэффициент запаса прочности определяют по соответствующей формуле, которая учитывает различные факторы, влияющие на прочность рассчитываемой детали.
Коэффициенты запаса по отношению к временному сопротивлению даже при постоянных напряжениях в условиях хрупкой прочности выбираются довольно большими, например для серого чугуна порядка 3 и выше. Это связано с тем. что даже однократное превышение максимальным напряжением временного сопротивления вызывает разрушение, а для чугуна это также связано с остаточными напряжениями и неоднородной структурой.
Коэффициент запаса по отношению к пределу текучести материала при расчетах деталей из пластичных материалов под действием постоянных напряжений выбирают минимальным при достаточно точных расчетах, т.е. равным 1,3...1,5. Это возможно в связи с тем, что при перегрузках, превышающих предел текучести, пластические деформации весьма малы (особенно при сильно неоднородных напряженных состояниях деталей) и обычно не вызывают выхода детали из строя. Коэффициенты запаса по пределу выносливости, несмотря на опасный хаpaктер разрушения, выбирают относительно небольшими, т.е. равными 1,5...2,5. Это связано с тем, что единичные перегрузки не приводят к разрушению. При контактных нагружениях коэффициенты запаса можно выбирать равными 1,1...1,3, т.к. возможные повреждения имеют местный хаpaктер. Коэффициенты запаса можно устанавливать на основе дифференциального метода как произведение частных коэффициентов, отражающих: достоверность определения расчетных нагрузок и напряжений - коэффициент S1 = 1...1,5; однородность механических свойств материалов - коэффициент S2; для стальных деталей из поковок и проката S2 = 1,2...1,5; для чугунных деталей S2 = 1,5...2,5; специфические требования безопасности - коэффициент S3 = 1...1,5. Общий коэффициент запаса прочности: S = S1S2S3 [6].
Для строительных специальностей условие прочности записывается как раб σmax = ... < = Ry - расчетное сопротивление (применительно к растяжению, сжатию и изгибу). Для различных напряженных состояний расчетное сопротивление определяется следующим образом: растяжение, сжатие и изгиб - Ry = Ryn/γm; сдвиг - RS = 0,58 Ryn/γm; где γm - коэффициент надежности по материалу, определяемый в соответствии с п.3.2* (СНиП II-23-81*); Ryn - нормативное сопротивление, МПа;
Расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального или фасонного проката приведены в таблице 51*, труб в табл. 51,а. (СНиП II-23-81*), расчетные сопротивления гнутых профилей следует принимать равными расчетным сопротивлениям листового проката, из которого они изготовлены, при этом допускается учитывать упрочнение стали листового проката в зоне сгиба.
Для сравнительного анализа использована сталь С590. Данные, полученные при расчете с коэффициентами, взятыми из технической литературы и из СНиП II-23-81 *, сведены в табл. 2.
Таблица 2
|
Материал |
Значения коэффициента запаса nт/nв |
Доп. диаметр стержня, мм |
Расхождение,% |
Доп. диаметр вала, мм |
Расхождение,% |
Номер прокатного сечения |
|
Сталь |
1,4-3 |
|
|
|
|
|
|
nтmin |
1,4 |
48,83 |
3,33
29,31 |
8,32 |
2,23
20,62 |
Двут №27 |
|
nтср |
1,5 |
50,51 |
8,51 |
|||
|
nтmax |
3 |
71,45 |
10,72 |
двут №36 |
||
|
СНиП II-23-81* |
Сталь С590 Ry = 515 МПа |
31,46 |
37,72 |
6,01 |
29,38 |
двут №20 |
|
nтср |
1,5 |
50,51 |
8,51 |
|
В результате проведенного анализа, установлено, что расхождения коэффициентов запаса прочности объясняются расхождением по различным позициям:
а) материалоемкости;
б) трудоемкости изготовления;
в) стоимости конструкций.
С учетом данных факторов, определено относительное среднее значение коэффициентов запаса прочности для хрупких (nB = 3) и пластичных материалов (nT = 1,5).
В результате проделанной работы получены интересующие значения размеров сечения деталей, выполненных из разных материалов. Разброс этих значений составил от 5 до 30%. Это объясняется различными свойствами материалов (высокая пористость строительных материалов по сравнению с машиностроительными материалами) и требованиями, предъявляемыми к данным видам материалов (высокие требования по прочности машиностроительных материалов).
Список литературы
1. Ицкович Г. М. «Сопротивление материалов». - М.: Высшая школа, 1998.
2. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. - Киев: Наук, думка, 1988.
3. Бородин H.А. Сопротивление материалов. - М.: Дрофа, 2001.
4. Крайнев А.Ф. Детали машин: Словарь - справочник. - М.: Машиностроение, 1992.
5. Гузенков П.Г. Детали машин: учеб. для вузов. - 4-е изд., исп. - М.: Высшая школа, 1986.
6. Решетов Д.Н. Детали машин: учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989.
7. Сопротивление материалов: учебник для вузов; под ред. Д.Ф. Смирнова. -3-е, изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1975.
8. Справочник по сопротивлению материалов / С.П. Фесик. - 2-е изд., перераб. и доп.- Киев: «Будiвельник», 1982.
9. Строительные нормы и правила. СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» Утверждены постановлением Госстроя СССР от августа 1981 г. № 144. РАЗРАБОТАНЫ ЦНИИСК им. Кучеренко с участием ЦНИИпроектстальконструкции Госстроя СССР, МИСИ им. В.В. Куйбышева.
Статья в формате PDF
251 KB...
31 10 2026 18:24:26
Колючки ежа на самом деле являются измененными волосами...
30 10 2026 1:41:38
Приводится вывод уравнений для расчета координационного числа в неупорядоченных конденсированных системах: в зернистых материалах, в композитах с твердой монодисперсной фазой, в жидких металлах и при критическом состоянии вещества. В выводах этих уравнений используется основной их топологический параметр – средняя плотность упаковки структурных элементов дискретности. Знание координационного числа элементов дискретности неупорядоченных систем необходимо для определения многих их свойств: физических, механических, реологических и др., совокупность которых вытекает из их топологических состояний: твердого, псевдотвердого, жидкого, псевдожидкого и критического.
...
26 10 2026 20:46:11
Статья в формате PDF
294 KB...
24 10 2026 16:57:47
Статья в формате PDF
120 KB...
23 10 2026 11:16:19
Статья в формате PDF
240 KB...
22 10 2026 18:57:12
Статья в формате PDF
106 KB...
21 10 2026 22:20:41
Статья в формате PDF
136 KB...
20 10 2026 10:59:16
Статья в формате PDF
108 KB...
19 10 2026 22:22:23
Статья в формате PDF
102 KB...
18 10 2026 23:56:51
Статья в формате PDF
113 KB...
17 10 2026 16:17:44
Методами ДТА и РФА исследованы фазовые равновесия в системе Tl2S-Tl2Te-Tl9SbTe6 (А). Построены политермическое сечение Tl2S-Tl9SbTe6 и изотермическое сечение при 400К фазовой диаграммы, а также проекция поверхности ликвидуса системы А. Установлено, что она является квазитройным фрагментом четверной системы Tl-Sb-S-Te и хаpaктеризуется образованием широких областей твердых растворов на основе исходных соединений. Поверхность ликвидуса системы А состоит из трех полей, отвечающих первичной кристаллизации твердых растворов на основе соединений Tl2S, Tl2Te и Tl9SbTe6. В работе также обсуждены особенности фазовых равновесий в аналогичных системах и, в частности, показано, что все шесть систем данного типа хаpaктеризуются образованием твердых растворов на основе исходных соединений, причем наиболее широкие области гомогенности имеют соединения типа Tl9BVX6.
...
16 10 2026 6:41:39
Статья в формате PDF
206 KB...
15 10 2026 9:19:42
Процессы разрушения твердой среды рассматриваются в связи с формированием и действием сейсмического излучения. Основой анализа является представление о сейсмическом излучении как о передаче в твердой среде механического импульса.
...
14 10 2026 16:45:49
Статья в формате PDF
309 KB...
13 10 2026 3:12:44
Статья в формате PDF
85 KB...
12 10 2026 5:34:11
Статья в формате PDF
122 KB...
11 10 2026 1:12:25
Статья в формате PDF
100 KB...
10 10 2026 13:41:24
Статья в формате PDF
244 KB...
09 10 2026 8:18:35
Статья в формате PDF 116 KB...
08 10 2026 18:46:25
Статья в формате PDF
105 KB...
07 10 2026 10:30:10
Статья в формате PDF
112 KB...
06 10 2026 18:11:16
Статья в формате PDF
396 KB...
04 10 2026 23:22:40
Статья в формате PDF
143 KB...
02 10 2026 16:44:57
Статья в формате PDF
358 KB...
01 10 2026 11:53:30
В статье рассматриваются проблемы атрофических изменений влагалища у женщин в состоянии тотальной овариэктомии и медикаментозной супрессии яичников. Изучается влияние оперативных и химиолучевых методов лечения paка тела и шейки матки на выраженность влагалищных атрофий. Уровень постовариэктомических нарушений во влагалище изучается при помощи маркера пролиферации Ki 67. Степень вариабельности маркера определяется как предиктор влагалищных атрофий.
...
30 09 2026 13:32:46
Статья в формате PDF
134 KB...
29 09 2026 14:41:45
Проведены медико-генетические исследования среди населения трех крупных районов Западной зоны Азербайджана с целью дальнейшего составления регистра фенотипически наиболее легко диагностируемых врожденных пороков развития и наследственных заболеваний, подлежащих обязательной регистрации. Установлена высокая частота распространения нарушений ЦНС, врожденных патологий зрения и слуха. Вычислены фенотипические частоты выявленных патологий. У детей с диагнозом гемолитическая болезнь выявлен полный и частичный дефицит фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. С использованием молекулярного метода полимеразно-цепной реакции идентифицированы типы мутаций β-талассемии в обследованных районах.
...
28 09 2026 15:37:46
Статья в формате PDF
119 KB...
27 09 2026 5:35:15
Статья в формате PDF
415 KB...
26 09 2026 15:44:17
Статья в формате PDF
111 KB...
25 09 2026 10:54:16
В статье на основе материала «Национального корпуса русского языка» дан анализ вербальному и невербальному воплощению эмотивного концепта «обида» в художественном тексте. На языковом уровне рассмотрена сочетаемость лексемы «обида» с другими словами-эмотивами. На неязыковом уровне охаpaктеризованы невербальные компоненты проявления данной эмоции (плач, взгляд, жесты). Представленный анализ позволяет сделать вывод о национальной специфики данного чувства.
...
24 09 2026 8:15:19
Статья в формате PDF
198 KB...
22 09 2026 4:35:55
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
