Багато деталей працюють в умовах, коли напруження в них періодично змінюють свою величину, наприклад при багатократному згині дроту верхні волокна його перемінно знаходяться або у стані розтягу, або у стані стиснення. Дріт через декілька циклів згинань руйнується.
Однократна зміна напружень має назву цикл.
Матеріали, які тривалий час піддавалися дії змінних навантажень, можуть руйнуватися при напруженнях менших ніж границя міцності чи навіть плинності. Руйнування настає у результаті розвитку та поступового збільшення тріщин та має типічний крихкий характер (без помітних деформацій), що підсилює небезпеку такого руйнування. Це явище має назву втома матеріалів.
Для забезпечення надійності машин необхідно виконувати розрахунки на витривалість. Витривалість – це спроможність матеріалів протидіяти зовнішнім циклічним навантаженням не руйнуючись. Як правило мікротріщини виникають у зонах концентрації напружень.
Концентрація напружень – це різке підвищення напружень у зоні концентраторів напружень (отворів, різкої зміни поперечного перерізу, галтелей, виточок, шпонкових пазів, посадок з натягом тощо).
При розрахунку необхідно насамперед встановити характер циклу навантажень.
Цикли змінних напружень характеризуються:
1)максимальним напруженням
2) мінімальним напруженням
3) середнім напруженням
4) амплітудою циклу
5) коефіцієнтом асиметрії циклу
Фактори, що впливають на границю витривалості
1) Концентрація навантажень.
2) Абсолютні розміри (чим більші розміри, тим менше границя витривалості)
3) Якість поверхні(погана обробка знижує границю витривалості)
Шляхи підвищення границі витривалості.
Для підвищення границі витривалості застосовують конструктивні та технологічні засоби.
Конструктивні засоби:
1) Отвори необхідно розташовувати у зоні мінімальних напружень (навантаження).
2) У зоні різкої зміни поперечного перерізу необхідно мати плані переходи.
Технологічні засоби:
1) Підвищення чистоти обробки поверхні, особливо у зоні концентрації напружень.
2) Дробіструйна обробка металів.
3) Накатування деталей спеціальним роликом.
Визначення напружень при коливаннях та дії ударного навантаження
Напруження, які виникають при коливаннях деталей, можуть в багато разів перевищувати за своєю величиною напруження від дії статичного навантаження.
Розрахунок деталей на динамічне навантаження складніше, ніж розрахунок на статичне навантаження (більш складні методи визначення внутрішніх зусиль та напружень, визначення механічних властивостей матеріалів при динамічних навантаженнях – пластичні матеріали можуть працювати як крихкі).
Для визначення динамічного коефіцієнту треба знати максимальну амплітуду коливань. Вона знаходиться вирішенням диференційного рівняння коливань.
Найбільшу небезпеку є коливання, коли частота власних коливань співпадає з частотою амплітудних коливань. Це явище має назву – резонанс (для запобігання під опори підставляють пружини або ресори). Амплітуда коливань може досягнути нескінченості.
Размер 891 kb