ev→Qoruma→ Materialların icazə verilən gərginlikləri və mexaniki xüsusiyyətləri. Təhlükəsizlik əmsalı, icazə verilən gərginlik Plastik materiallar üçün dizayn həddi gərginliyi bərabərdir

Materialların icazə verilən gərginlikləri və mexaniki xüsusiyyətləri. Təhlükəsizlik əmsalı, icazə verilən gərginlik Plastik materiallar üçün dizayn həddi gərginliyi bərabərdir

İcazə verilən (icazə verilən) gərginlik- bu, müəyyən bir yük üçün nəzərdə tutulmuş elementin kəsişmə ölçülərini hesablayarkən son dərəcə məqbul hesab edilən gərginlik dəyəridir. İcazə verilən dartılma, sıxılma və kəsmə gərginliklərindən danışa bilərik. İcazə verilən gərginliklər ya səlahiyyətli orqan (məsələn, nəzarət körpüsü şöbəsi) tərəfindən müəyyən edilir dəmir yolu) və ya dizayner tərəfindən seçilir, yaxşıdır xassələrini bilənlər material və onun istifadə şərtləri. İcazə verilən gərginlik strukturun maksimum işləmə gərginliyini məhdudlaşdırır.

Quruluşları layihələndirərkən məqsəd etibarlı olmaqla yanaşı, eyni zamanda son dərəcə yüngül və qənaətcil olan bir struktur yaratmaqdır. Etibarlılıq, hər bir elementə elə ölçülər verilməsi ilə təmin edilir ki, onun içindəki maksimum iş gərginliyi bu elementin gücünü itirməsinə səbəb olan gərginlikdən müəyyən dərəcədə az olsun. Güc itkisi mütləq məhv olmaq demək deyil. Maşın və ya bina konstruksiyası öz funksiyasını qənaətbəxş şəkildə yerinə yetirə bilmədiyi zaman sıradan çıxmış hesab edilir. Plastik materialdan hazırlanmış bir hissə, bir qayda olaraq, içindəki gərginlik məhsuldarlıq nöqtəsinə çatdıqda gücünü itirir, çünki hissənin çox deformasiyası səbəbindən maşın və ya quruluş nəzərdə tutulmuş məqsədinə çatmağı dayandırır. Əgər hissə kövrək materialdan hazırlanırsa, demək olar ki, deformasiyaya uğramır və onun gücü itkisi onun məhv edilməsi ilə üst-üstə düşür.

Təhlükəsizlik marjası. Materialın gücünü itirdiyi gərginlik ilə icazə verilən gərginlik arasındakı fərq, təsadüfi həddindən artıq yüklənmə ehtimalı, sadələşdirilmiş fərziyyələr və qeyri-müəyyən şərtlərlə əlaqəli hesablama səhvləri, mövcudluğu nəzərə alınmaqla təmin edilməli olan "təhlükəsizlik həddi" dir. materialda aşkar edilməmiş (və ya aşkar edilməyən) qüsurlar və sonradan metalın korroziyasına, ağacın çürüməsinə və s.

Təhlükəsizlik faktoru. Hər hansı bir struktur elementin təhlükəsizlik əmsalı, elementin gücünü itirməsinə səbəb olan maksimum yükün icazə verilən gərginliyi yaradan yükə nisbətinə bərabərdir. Bu vəziyyətdə gücün itirilməsi yalnız elementin məhv edilməsi deyil, həm də onun içərisində qalıq deformasiyaların görünməsi deməkdir. Buna görə də, plastik materialdan hazırlanmış struktur elementi üçün son gərginlik məhsuldarlıq gücüdür. Əksər hallarda konstruksiya elementlərində iş gərginliyi yüklərə mütənasibdir və buna görə də təhlükəsizlik əmsalı son gücün icazə verilən gərginliyə nisbəti kimi müəyyən edilir (son möhkəmlik üçün təhlükəsizlik əmsalı). Beləliklə, əgər konstruktiv poladın dartılma gücü 540 MPa, icazə verilən gərginlik isə 180 MPa olarsa, təhlükəsizlik əmsalı 3-dür.

İcazə verilən gərginliklər

Parametr adı	Məna
Məqalənin mövzusu:	İcazə verilən gərginliklər
Rubrika (tematik kateqoriya)	Riyaziyyat

Cədvəl 2.4

Şəkil 2.22

Şəkil 2.18

Şəkil 2.17

düyü. 2.15

Dartma sınaqları üçün sınaq zamanı "yük - mütləq uzanma" koordinatlarında diaqramı qeyd etməyə imkan verən dartma sınaq maşınlarından istifadə olunur. Gərginlik-deformasiya diaqramının xarakteri yoxlanılan materialın xüsusiyyətlərindən və deformasiya sürətindən asılıdır. Statik yük tətbiqi altında aşağı karbonlu polad üçün belə bir diaqramın tipik görünüşü Şəkil 1-də göstərilmişdir. 2.16.

Bu diaqramın xarakterik bölmələrini və nöqtələrini, həmçinin nümunənin deformasiyasının müvafiq mərhələlərini nəzərdən keçirək:

OA – Hooke qanunu etibarlıdır;

AB – qalıq (plastik) deformasiyalar yaranıb;

BC – plastik deformasiyalar artır;

SD – gəlir platosu (daimi yük altında deformasiyanın artması baş verir);

DC - gücləndirmə sahəsi (material yenidən deformasiyaya qarşı müqaviməti artırmaq qabiliyyətini əldə edir və müəyyən bir həddə qədər artan bir qüvvə qəbul edir);

K nöqtəsi - sınaq dayandırıldı və nümunə boşaldıldı;

KN – boşaltma xətti;

NKL – nümunənin təkrar yüklənməsi xətti (KL – gücləndirici bölmə);

LM – yük düşmə bölməsi, in Bu an nümunədə sözdə boyun görünür - yerli daralma;

M nöqtəsi – nümunənin qırılması;

Yırtılmadan sonra nümunə təxminən Şəkil 2.17-də göstərilən görünüşə malikdir. Parçalar qatlana bilər və sınaqdan sonrakı uzunluq ℓ 1, həmçinin boyun diametri d 1 ölçülə bilər.

Dartma diaqramının işlənməsi və nümunənin ölçülməsi nəticəsində iki qrupa bölünə bilən bir sıra mexaniki xüsusiyyətlər əldə edirik - möhkəmlik xüsusiyyətləri və plastiklik xüsusiyyətləri.

Güc xüsusiyyətləri

Proporsionallıq həddi:

Huk qanununun qüvvədə olduğu maksimum gərginlik.

Gəlir gücü:

Sabit dartılma qüvvəsi altında nümunənin deformasiyasının baş verdiyi ən aşağı gərginlik.

Dartma gücü (müvəqqəti güc):

Test zamanı müşahidə edilən ən yüksək gərginlik.

Fasilə zamanı gərginlik:

Bu şəkildə müəyyən edilmiş qırılma zamanı gərginlik çox ixtiyaridir və poladın mexaniki xüsusiyyətlərinin xarakterik bir xüsusiyyəti kimi istifadə edilməməlidir. Konvensiya ondan ibarətdir ki, o, qırılma anındakı qüvvəni nümunənin ilkin kəsik sahəsinə bölmək yolu ilə əldə edilir, onun qırılma zamanı faktiki sahəsinə görə deyil, əmələ gəlməsi səbəbindən başlanğıcdan əhəmiyyətli dərəcədə azdır. boyundan.

Plastiklik xüsusiyyətləri

Yada salaq ki, plastiklik materialın məhv edilmədən deformasiyaya uğrama qabiliyyətidir. Plastiklik xüsusiyyətləri deformasiyadır, buna görə də sınıqdan sonra nümunənin ölçmə məlumatlarından müəyyən edilir:

∆ℓ ос = ℓ 1 - ℓ 0 – qalıq uzanma,

- boyun sahəsi.

Qırılmadan sonra nisbi uzanma:

. (2.25)

Bu xüsusiyyət yalnız materialdan deyil, həm də nümunə ölçülərinin nisbətindən asılıdır. Məhz bununla əlaqədardır ki, standart nümunələr ℓ 0 = 5d 0 və ya ℓ 0 = 10d 0 sabit nisbətə malikdir və δ dəyəri həmişə indekslə verilir - δ 5 və ya δ 10 və δ 5 > δ 10.

Yırtılmadan sonra nisbi daralma:

. (2.26)

Xüsusi deformasiya işi:

burada A nümunənin məhv edilməsinə sərf olunan işdir; uzanma diaqramı və x oxu ilə məhdudlaşan sahə kimi tapılır (OABCDKLMR şəklinin sahəsi). Deformasiyanın xüsusi işi materialın yükün təsirinə qarşı durma qabiliyyətini xarakterizə edir.

Sınaq zamanı əldə edilən bütün mexaniki əlamətlərdən möhkəmliyin əsas xarakteristikaları axma dayanımı σ t və dartılma müqaviməti σ pch, plastikliyin əsas xüsusiyyətləri isə nisbi uzanma δ və qopmadan sonra nisbi büzülmə ψ olur.

Boşaltma və yenidən yükləmə

Dartma diaqramını təsvir edərkən, K nöqtəsində sınaq dayandırıldığı və nümunənin boşaldıldığı göstərildi. Boşaltma prosesi diaqramın OA düz xətti kəsiyinə paralel KN düz xətti (şəkil 2.16) ilə təsvir edilmişdir. Bu o deməkdir ki, boşalma başlamazdan əvvəl alınan nümunənin ∆ℓ′ P uzanması tamamilə yox olmur. Diaqramdakı uzantının itmiş hissəsi NQ seqmenti ilə, qalan hissəsi ON seqmenti ilə təsvir edilmişdir. Nəticə etibarilə, nümunənin elastik həddi aşan ümumi uzanması iki hissədən ibarətdir - elastik və qalıq (plastik):

∆ℓ′ P = ∆ℓ′ yuxarı + ∆ℓ′ os.

Bu, nümunə parçalanana qədər baş verəcəkdir. Yırtılmadan sonra ümumi uzanmanın elastik komponenti (∆ℓ yuxarı seqment) yox olur. Qalıq uzanma ∆ℓ balta seqmenti ilə təsvir edilmişdir. Yükləməni dayandırsanız və nümunəni OB bölməsi daxilində boşaltsanız, boşaltma prosesi yük xətti ilə üst-üstə düşən bir xətt ilə təsvir ediləcək - deformasiya sırf elastikdir.

Uzunluğu ℓ 0 + ∆ℓ′ oc olan nümunə yenidən yükləndikdə, yükləmə xətti praktiki olaraq NK boşaltma xətti ilə üst-üstə düşür. Mütənasiblik həddi artdı və boşaltmanın aparıldığı gərginliyə bərabər oldu. Sonra, NK düz xətti gəlir platosu olmayan KL əyrisinə çevrildi. Diaqramın NK xəttinin solunda yerləşən hissəsi kəsildi, ᴛ.ᴇ. koordinatların mənşəyi N nöqtəsinə köçdü. Lakin məhsuldarlıq nöqtəsindən kənara uzanma nəticəsində nümunə öz yerini dəyişdi. Mexaniki xüsusiyyətləri:

1). mütənasiblik həddi artdı;

2). dövriyyə platforması itdi;

3). qırılmadan sonra nisbi uzanma azalmışdır.

Xüsusiyyətlərdəki bu dəyişiklik adətən adlanır bərkidilmiş.

Sərtləşdikdə elastiklik xüsusiyyətləri artır və çeviklik azalır. Bəzi hallarda (məsələn, nə vaxt emal) sərtləşmə fenomeni arzuolunmazdır və istilik müalicəsi ilə aradan qaldırılır. Digər hallarda, hissələrin və ya konstruksiyaların elastikliyini artırmaq üçün süni şəkildə yaradılır (yayların vurulması və ya qaldırıcı maşınların kabellərinin uzanması).

Stress diaqramları

Materialın mexaniki xassələrini xarakterizə edən diaqramı əldə etmək üçün R – ∆ℓ koordinatlarında ilkin dartılma diaqramı σ – ε koordinatlarında yenidən qurulur. σ = P/F ordinatları və σ = ∆ℓ/ℓ absisləri sabitlərə bölmək yolu ilə alındığından, diaqram ilkin görünüşü ilə eynidir (şək. 2.18a).

σ – ε diaqramından aydın olur ki

ᴛ.ᴇ. normal elastiklik modulu diaqramın düz hissəsinin absis oxuna meyl bucağının tangensinə bərabərdir.

Gərginlik diaqramından şərti məhsuldarlıq gücünü təyin etmək rahatdır. Məsələ burasındadır ki, struktur materialların əksəriyyətində məhsuldarlıq nöqtəsi yoxdur - düz xətt hamar bir şəkildə əyriyə çevrilir. Bu zaman nisbi qalıq uzadılmasının 0,2%-ə bərabər olduğu gərginlik akma dayanıqlığının qiyməti (şərti) kimi qəbul edilir. Şəkildə. Şəkil 2.18b-də şərti məhsuldarlığın σ 0,2 qiymətinin necə təyin olunduğu göstərilir. Çıxış platosunun mövcudluğunda təyin olunan məhsuldarlıq gücü σ t çox vaxt adlanır. fiziki.

Diaqramın enən hissəsi şərtidir, çünki boyun əyildikdən sonra nümunənin faktiki kəsişmə sahəsi diaqramın koordinatlarının təyin olunduğu ilkin sahədən əhəmiyyətli dərəcədə azdır. Həqiqi gərginlik o zaman əldə edilə bilər ki, P t zamanın hər anında qüvvənin böyüklüyü eyni F t anında faktiki kəsiyi sahəsinə bölünür:

Şəkildə. 2.18a, bu gərginliklər kəsik xəttinə uyğundur. Son gücə qədər S və σ praktiki olaraq üst-üstə düşür. Qırılma anında həqiqi gərginlik dartılma gücündən σ pc və daha çox, qırılma anındakı gərginliyi σ r əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. F 1-dən ψ-ə qədər boyun sahəsini ifadə edək və S r-ni tapaq.

Þ Þ .

Çevik polad üçün ψ = 50 – 65%. Əgər ψ = 50% = 0,5 götürsək, onda S р = 2σ р, ᴛ.ᴇ alırıq. əsl stress qırılma anında ən böyükdür, bu olduqca məntiqlidir.

2.6.2. Sıxılma testi müxtəlif materiallar

Sıxılma testi materialın xüsusiyyətləri haqqında dartılma testindən daha az məlumat verir. Bununla belə, materialın mexaniki xüsusiyyətlərini xarakterizə etmək üçün tamamilə vacibdir. Hündürlüyü diametrinin 1,5 mislindən çox olmayan silindrlər şəklində nümunələr və ya kublar şəklində nümunələr üzərində aparılır.

Gəlin polad və çuqun sıxılma diaqramlarına baxaq. Aydınlıq üçün onları bu materialların dartılma diaqramları ilə eyni şəkildə təsvir edəcəyimizi söyləməyə dəyər (Şəkil 2.19). Birinci rübdə gərginlik diaqramları, üçüncüdə isə sıxılma diaqramları var.

Yükləmənin başlanğıcında polad sıxılma diaqramı gərginlik zamanı olduğu kimi eyni yamaclı meylli düz xəttdir. Sonra diaqram məhsuldarlıq sahəsinə keçir (məhsul sahəsi gərginlik zamanı olduğu kimi aydın ifadə edilmir). Bundan əlavə, əyri bir az əyilir və qırılmır, çünki polad nümunəsi məhv edilmir, ancaq yastılaşdırılır. Sıxılma və gərginlik altında poladın E elastiklik modulu eynidir. Çıxış gücü σ t + = σ t - də eynidir. Plastiklik xüsusiyyətlərini əldə etmək mümkün olmadığı kimi, sıxılma gücü əldə etmək mümkün deyil.

Çuqunların gərginlik və sıxılma diaqramları forma baxımından oxşardır: onlar ən əvvəldən əyilir və maksimum yükə çatdıqda qırılır. Eyni zamanda, çuqun sıxılmada gərginliyə nisbətən daha yaxşı işləyir (σ inc - = 5 σ inc +). Dartma gücü σ pch - ϶ᴛᴏ sıxılma sınaqları zamanı əldə edilən çuqunun yeganə mexaniki xarakteristikasıdır.

Maşın plitələri ilə nümunənin ucları arasında sınaq zamanı baş verən sürtünmə sınaq nəticələrinə və məhvetmə xarakterinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Silindrik polad nümunəsi barrel şəklini alır (şəkil 2.20a), çuqun kubda yükün istiqamətinə 45 0 bucaq altında çatlar görünür. Nümunənin uclarını parafinlə yağlamaqla sürtünmə təsirini istisna etsək, yük istiqamətində çatlar əmələ gələcək və ən böyük qüvvə daha az olacaq (şəkil 2.20, b və c). Əksər kövrək materiallar (beton, daş) çuqun kimi sıxılma altında uğursuz olur və oxşar sıxılma diaqramına malikdir.

Ağacın sınaqdan keçirilməsi maraqlıdır - anizotropik, ᴛ.ᴇ. materialın liflərinin istiqamətinə münasibətdə qüvvənin istiqamətinə əsaslanan müxtəlif gücə malik olan. Getdikcə daha çox istifadə edilən fiberglas plastiklər də anizotropdur. Liflər boyunca sıxışdırıldıqda, ağac liflər boyunca sıxıldığından daha güclüdür (şəkil 2.21-də 1 və 2 əyriləri). 1-ci əyri kövrək materialların sıxılma əyrilərinə bənzəyir. Məhv kubun bir hissəsinin digərinə nisbətən yerdəyişməsi səbəbindən baş verir (şəkil 2.20, d). Liflər boyunca sıxıldıqda, ağac çökmür, lakin sıxılır (şəkil 2.20e).

Gərginlik üçün bir polad nümunəsini sınaqdan keçirərkən, nəzərə çarpan qalıq deformasiyalar görünənə qədər uzanma nəticəsində mexaniki xüsusiyyətlərdə dəyişiklik aşkar etdik - soyuq sərtləşmə. Sıxılma testi zamanı sərtləşdikdən sonra nümunənin necə davrandığını görək. Şəkil 2.19-da diaqram nöqtəli xətt ilə göstərilmişdir. Sıxılma NC 2 L 2 əyrisini izləyir, hansı ki, OC 1 L 1 sərtləşdirmə işinə məruz qalmamış nümunənin sıxılma diaqramının üstündə yerləşir və demək olar ki, sonuncuya paraleldir. Gərginliklə sərtləşdikdən sonra mütənasiblik və sıxılma məhsuldarlığı hədləri azalır. Bu fenomen adətən onu ilk təsvir edən alimin adını daşıyan Bauschinger effekti adlanır.

2.6.3. Sərtliyin təyini

Çox yayılmış mexaniki və texnoloji sınaq sərtliyin təyinidir. Bu, bu cür sınaqların sürəti və sadəliyi və əldə edilən məlumatların dəyəri ilə bağlıdır: sərtlik hissənin səthinin texnoloji emaldan əvvəl və sonrakı vəziyyətini xarakterizə edir (bərkləşdirmə, nitridləşmə və s.) dartılma gücünün böyüklüyü.

Materialın sərtliyi başqasının mexaniki nüfuzuna müqavimət göstərmək qabiliyyətini daha çox adlandırmaq adətdir möhkəm. Sərtliyi xarakterizə edən kəmiyyətlərə sərtlik ədədləri deyilir. Müəyyən edilə bilən müxtəlif üsullar, onlar ölçüsü və ölçüsü ilə fərqlənir və həmişə onların təyini metodunun göstəricisi ilə müşayiət olunur.

Ən çox yayılmış üsul Brinell üsuludur. Test mahiyyətcə D diametrli bərkimiş polad topun nümunəyə basılmasından ibarətdir (Şəkil 2.22a). Top bir müddət P yükü altında saxlanılır, bunun sayəsində səthdə d diametrli bir iz (deşik) qalır. KN-də yükün çapın səth sahəsinə sm 2 nisbəti adətən Brinell sərtlik nömrəsi adlanır.

. (2.30)

Brinell sərtlik nömrəsini müəyyən etmək üçün xüsusi test alətləri istifadə olunur, girintilərin diametri portativ mikroskopla ölçülür; Adətən HB (2.30) düsturu ilə hesablanmır, lakin cədvəllərdən tapılır.

HB sərtlik nömrəsindən istifadə edərək nümunəni məhv etmədən bəzi metalların dartılma müqavimətinin təxmini dəyərini əldə etmək mümkündür, çünki σ düym və HB arasında xətti əlaqə var: σ düym = k ∙ HB (aşağı karbonlu polad üçün k = 0,36, yüksək möhkəm polad üçün k = 0,33, çuqun üçün k = 0,15, üçün alüminium ərintiləri k = 0,38, titan ərintiləri üçün k = 0,3).

Sərtliyi təyin etmək üçün çox rahat və geniş yayılmış üsul Rockwellə görə. Bu üsulda 120 dərəcə zirvə bucağı və 0,2 mm əyrilik radiusu olan almaz konusu və ya diametri 1,5875 mm (1/16 düym) olan bir polad top nümunəyə sıxılmış bir girinti kimi istifadə olunur. Test Şəkildə göstərilən sxemə uyğun olaraq aparılır. 2.22, b. Birincisi, konus P0 = 100 N-lik ilkin yüklə sıxılır, bu da testin sonuna qədər çıxarılmır. Bu yük altında konus h0 dərinliyinə batırılır. Sonra, tam yük P = P 0 + P 1 konusuna tətbiq olunur (iki seçim: A - P 1 = 500 N və C - P 1 = 1400 N) və girinti dərinliyi artır. Əsas yükü götürdükdən sonra P 1, dərinlik h 1 qalır. Əsas yük P 1 hesabına əldə edilən girinti dərinliyi h = h 1 – h 0-a bərabərdir, Rockwell sərtliyini xarakterizə edir. Sərtlik sayı düsturla müəyyən edilir

, (2.31)

burada 0,002 sərtlik ölçən indikatorun şkala bölmə qiymətidir.

Sərtliyi təyin etmək üçün burada müzakirə edilməyən başqa üsullar da var (Vickers, Shore, mikrosərtlik).

2.6.4. Müxtəlif materialların xüsusiyyətlərinin müqayisəsi

Artıq çevik və kövrək materialların - aşağı karbonlu polad və boz çuqun - gərginlik və sıxılma altında xüsusiyyətlərini ətraflı araşdırdıq. Bu müqayisəni davam etdirək - bəzi metalların dartılma diaqramlarını nəzərdən keçirək (şək. 2.23).

Şəkildə göstərilən bütün poladlar - 40, St6, 25HNVA, manqan - daha çox şeyə malikdir. yüksək performans aşağı karbonlu poladdan St3 gücü. Yüksək möhkəmlikli poladlarda məhsuldarlıq platosu yoxdur və δ qırılma zamanı nisbi uzanma əhəmiyyətli dərəcədə azdır. Artan güc, elastikliyin azalması qiymətinə gəlir. Alüminium və titan ərintiləri yaxşı çevikliyə malikdir. Eyni zamanda, alüminium ərintinin gücü St3-dən daha yüksəkdir və həcm çəkisi demək olar ki, üç dəfə azdır. Və titan ərintisi, həcm çəkisinin demək olar ki, yarısı ilə yüksək güclü lehimli polad səviyyəsində gücə malikdir. Cədvəl 2.4 bəzilərinin mexaniki xüsusiyyətlərini göstərir müasir materiallar.

Material	Brend	Məhsuldarlıq gücü, σ t	Dartma gücü, σ düym	Əlaqədar. qırılma zamanı uzanma, δ 5	Qırılma zamanı daralmanı əlaqələndirir, ψ	Həcm çəkisi, γ	Young modulu, E
		kN/sm 2	kN/sm 2	%	%	q/sm 3	kN/sm 2
	St3		34-42			7,85	2 10 4
Karbon polad, isti haddelenmiş	ST6		60-72			7,85	2 10 4
Keyfiyyətli karbon polad						7,85	2 10 4
Xrom-nikel-volfram lehimli polad	25HNVA					7,85	2.1 10 4
Silikon-xrom-manqan alaşımlı polad	35ХГСА					7,85	2.1 10 4
Çuqun	SC24-44	-		-	-	7,85	1.5 10 4
Alüminium ərintisi	D16T				-	2,8	0,7 10 4
Silikon bürünc	BrK-3	-			-	7,85	1.1 10 4
Titan ərintisi	VT4				-	4,5
Fiberglas	SWAM	-			-	1,9	0,4 10 4
Karbon lifi	KEVLAR			-	-	1,7	3 10 4

Cədvəlin son iki sətirində aşağı çəki və yüksək gücü ilə xarakterizə olunan polimer kompozit materialların xüsusiyyətləri göstərilir. Super güclü karbon liflərinə əsaslanan kompozitlər xüsusilə görkəmli xüsusiyyətlərə malikdir - onların gücü ən yaxşı alaşımlı poladın gücündən təxminən iki dəfə yüksəkdir və aşağı karbonlu poladdan daha yüksəkdir. Οʜᴎ polad bir yarım dəfə daha sərt və demək olar ki, beş dəfə yüngüldür. Onlardan təbii ki, hərbi texnologiyada - təyyarə və raket istehsalında istifadə olunur. IN son illər mülki sahələrdə istifadə olunmağa başlayır - avtomobil (korpuslar, əyləc diskləri, yarış və bahalı idman avtomobillərinin işlənmiş boruları), gəmiqayırma (qayıqların və kiçik gəmilərin gövdələri), tibb ( əlil arabaları, protez hissələri), idman üçün maşınqayırma (yarış velosipedlərinin çərçivələri və təkərləri və digər idman avadanlıqları). Bu materialın geniş yayılması hazırda onun yüksək qiyməti və aşağı istehsal qabiliyyəti ilə maneə törədir.

Müxtəlif materialların mexaniki xüsusiyyətləri haqqında yuxarıda göstərilənlərin hamısını ümumiləşdirərək, çevik və kövrək materialların xüsusiyyətlərinin əsas xüsusiyyətlərini formalaşdıra bilərik.

1. Kövrək materiallar, çevik olanlardan fərqli olaraq, kiçik qalıq deformasiyalarla məhv edilir.

2. Plastik materiallar eyni dərəcədə gərginliyə və sıxılmaya, kövrək materiallar sıxılmaya yaxşı və gərginliyə zəif müqavimət göstərir.

3. Plastik materiallar zərbə yüklərinə yaxşı müqavimət göstərir, kövrək olanlar isə zəifdir.

4. Kövrək materiallar sözdə çox həssasdır stress konsentrasiyaları(hissələrin şəklində kəskin dəyişikliklərin olduğu yerlərin yaxınlığında yerli gərginlik dalğaları). Plastik materialdan hazırlanmış hissələrin gücünə daha az dərəcədə gərginlik konsentrasiyası təsir edir. Bu barədə daha ətraflı aşağıda.

5. Kövrək materiallar plastik deformasiya ilə əlaqəli texnoloji emal üçün uyğun deyil - ştamplama, döymə, rəsm və s.

Materialların çevik və kövrəklərə bölünməsi şərtidir, çünki müəyyən şərtlərdə kövrək materiallar plastik xüsusiyyətlər əldə edir (məsələn, yüksək hərtərəfli sıxılma altında) və əksinə, çevik materiallar kövrək xüsusiyyətlər əldə edir (məsələn, aşağı temperaturda yumşaq polad). temperatur). Bu səbəbdən plastik və kövrək materiallardan deyil, onların plastik və kövrək məhvindən danışmaq daha düzgündür.

Artıq qeyd edildiyi kimi, maşınların və digər strukturların hissələri möhkəmlik (2.3) və sərtlik (2.13) şərtlərinə cavab verməlidir. İcazə verilən gərginliklərin böyüklüyü materiala (onun mexaniki xüsusiyyətlərinə), deformasiyanın növünə, yüklərin təbiətinə, strukturların iş şəraitinə və nasazlıq zamanı baş verə biləcək nəticələrin şiddətinə əsasən müəyyən edilir:

n – təhlükəsizlik əmsalı, n > 1.

Plastik materialdan hazırlanmış hissələr üçün təhlükəli vəziyyət böyük qalıq deformasiyaların görünüşü ilə xarakterizə olunur və buna görə də təhlükəli gərginlik məhsuldarlığa bərabərdir σ op = σ t.

Kövrək materialdan hazırlanmış hissələr üçün təhlükəli vəziyyət çatların görünüşü ilə xarakterizə olunur, buna görə də təhlükəli gərginlik σ op = σ inc-ə bərabərdir;

Hissələr üçün yuxarıda göstərilən bütün iş şəraiti təhlükəsizlik faktoru ilə nəzərə alınır. İstənilən şəraitdə təhlükəsizlik faktoru ilə nəzərə alınan bəzi ümumi amillər var:

1. Materialın heterojenliyi, buna görə də mexaniki xüsusiyyətlərin dəyişməsi;

2. Xarici yüklərin miqyasının və xarakterinin dəqiqləşdirilməsində qeyri-dəqiqlik;

3. Hesablama sxemlərinin və hesablama üsullarının yaxınlaşması.

Maşınların və konstruksiyaların layihələndirilməsi, hesablanması və istismarında uzunmüddətli təcrübədən əldə edilən məlumatlara əsasən, polad üçün təhlükəsizlik əmsalı 1,4 - 1,6 hesab olunur. Statik yük altında kövrək materiallar üçün 2,5 - 3,0 təhlükəsizlik əmsalı alınır. Beləliklə, plastik materiallar üçün:

. (2.33)

Kövrək materiallar üçün

. (2.34)

Çevik və kövrək materialların xüsusiyyətlərini müqayisə edərkən qeyd edildi ki, gərginliyin konsentrasiyası gücə təsir edir. Nəzəri və eksperimental tədqiqatlar göstərdi ki, (2.2) düsturuna uyğun olaraq uzanan (sıxılmış) çubuqun kəsik sahəsi üzərində gərginliklərin vahid paylanması çarpazın forma və ölçüsündə kəskin dəyişikliklərin olduğu yerlərin yaxınlığında pozulur. bölmə - deşiklər, filetolar, filetolar və s.
ref.rf saytında yerləşdirilib
Bu yerlərin yaxınlığında yerli gərginlik dalğaları - gərginlik konsentrasiyası baş verir.

Məsələn, kiçik bir çuxurlu uzanan bir zolaqda stress konsentrasiyasını nəzərdən keçirin. Əgər d ≤ 1/5b şərti yerinə yetirilərsə, çuxur kiçik hesab olunur (şək. 2.27a). Konsentrasiya olduqda gərginlik düsturla müəyyən edilir:

σ max = α σ ∙ σ nom . (2,35)

burada α σ elastiklik nəzəriyyəsi metodları ilə və ya eksperimental olaraq modellərdən istifadə etməklə müəyyən edilən gərginliyin konsentrasiyası əmsalıdır;

σ nom – nominal gərginlik, ᴛ.ᴇ. gərginlik konsentrasiyası olmadıqda verilmiş hissə üçün hesablanmış gərginlik.

Baxılan iş üçün (α σ = 3 və σ nom = N/F) bu problem müəyyən mənada stressin konsentrasiyasının klassik problemidir və adətən 19-cu əsrin sonunda onu həll edən alimin adı ilə çağırılır. əsr, Kirş problemi.

Yük artdıqca çuxurlu bir zolağın necə davrandığını nəzərdən keçirək. Plastik materialda çuxurdakı maksimum gərginlik axın gücünə bərabər olacaqdır (Şəkil 2.27b). Stress konsentrasiyası həmişə çox tez azalır, buna görə də çuxurdan qısa bir məsafədə olsa da, gərginlik daha azdır. Yükü artıraq (şəkil 2.27, c): çuxurda gərginlik artmır, çünki plastik materialın kifayət qədər uzadılmış məhsuldarlıq zonası var, çuxurdan bir qədər məsafədə, gərginlik məhsuldarlığa bərabər olur;

İcazə verilən stresslər - anlayış və növlər. "İcazə verilən gərginliklər" kateqoriyasının təsnifatı və xüsusiyyətləri 2017, 2018.

Dizayn hesablamalarının əsas vəzifəsi iş şəraitində onun möhkəmliyini təmin etməkdir.

Kövrək metaldan hazırlanmış strukturun möhkəmliyi, onun bütün elementlərinin bütün kəsişmələrində faktiki gərginliklər materialın dartılma gücündən az olduqda təmin edilmiş hesab olunur. Yüklərin böyüklüyü, strukturdakı gərginliklər və materialın dartılma gücü tamamilə dəqiq müəyyən edilə bilməz (hesablama metodologiyasının təxmini xarakterinə görə, dartılma gücünü təyin etmək üsulları və s.).

Buna görə də, konstruksiya hesablamaları nəticəsində əldə edilən ən yüksək gərginliklərin (layihə gərginlikləri) icazə verilən gərginlik adlanan dartılma gücündən az olan müəyyən qiymətdən artıq olmaması zəruridir. İcazə verilən gərginliyin dəyəri, dartılma gücünü təhlükəsizlik əmsalı adlanan birdən çox dəyərə bölmək yolu ilə müəyyən edilir.

Yuxarıda göstərilənlərə uyğun olaraq, kövrək materialdan hazırlanmış strukturun möhkəmlik vəziyyəti kimi ifadə edilir

strukturda ən yüksək hesablanmış dartılma və sıxılma gərginlikləri haradadır; və [-müvafiq olaraq dartılma və sıxılmada icazə verilən gərginliklər.

İcazə verilən gərginliklər materialın dartılma və sıxılma gücündən asılıdır və ifadələrlə müəyyən edilir

dartılma gücünə münasibətdə standart (tələb olunan) təhlükəsizlik əmsalı haradadır.

Mütləq gərginlik dəyərləri (39.2) və (40.2) düsturları ilə əvəz olunur.

Plastik materiallardan hazırlanmış konstruksiyalar üçün (dartılma və sıxılma gücü eynidir) aşağıdakı möhkəmlik şərtindən istifadə olunur:

burada a konstruksiyada ən böyük mütləq qiymət sıxılma və ya dartılma dizayn gərginliyidir.

Plastik materiallar üçün icazə verilən gərginlik düsturla müəyyən edilir

axın gücünə münasibətdə standart (tələb olunan) təhlükəsizlik əmsalı haradadır.

Plastik materiallar üçün icazə verilən gərginlikləri təyin edərkən məhsuldarlığın (kövrək materiallarda olduğu kimi dartılma gücündən deyil) istifadəsi onunla bağlıdır ki, akma dayanıqlığına çatdıqdan sonra yükün bir qədər artması ilə belə deformasiyalar çox kəskin şəkildə arta bilər. strukturlar artıq onların istismar şərtlərini təmin edə bilməz.

Möhkəmlik şərtlərindən (39.2) və ya (41.2) istifadə etməklə yerinə yetirilən güc hesablamalarına icazə verilən gərginlik hesablamaları deyilir. Quruluşdakı ən yüksək gərginliklərin icazə verilən gərginliklərə bərabər olduğu yükə icazə verilən deyilir.

Plastik materiallardan hazırlanmış bir sıra konstruksiyaların məhsuldarlıq nöqtəsinə çatdıqdan sonra deformasiyaları, sözdə son yükün dəyərini aşmadıqda, yükün əhəmiyyətli dərəcədə artması ilə belə kəskin şəkildə artmır. Belə, məsələn, statik olaraq qeyri-müəyyən strukturlar (bax § 9.2), eləcə də elementləri əyilmə və ya burulma deformasiyası yaşayan strukturlardır.

Bu strukturların hesablanması ya icazə verilən gərginliklərə görə, yəni möhkəmlik şərtindən (41.2) istifadə etməklə, ya da sözdə həddi vəziyyətə görə aparılır. Sonuncu halda, icazə verilən yük maksimum icazə verilən yük adlanır və onun dəyəri maksimum yükü standart təhlükəsizlik əmsalına bölmək yolu ilə müəyyən edilir. daşıma qabiliyyəti. Quruluşun limit vəziyyəti hesablamalarının ən sadə iki nümunəsi aşağıda § 9.2-də və hesablama nümunəsi 12.2-də verilmişdir.

İcazə verilən gərginliklərin tam istifadə olunmasını təmin etməyə çalışmaq lazımdır, yəni bir sıra səbəblərə görə bu mümkün deyilsə (məsələn, struktur elementlərin ölçülərini standartlaşdırmaq zərurətinə görə) şərt yerinə yetirilir; gərginliklər icazə veriləndən mümkün qədər az fərqlənməlidir. Hesablanmış icazə verilən gərginliklərdən bir qədər artıq ola bilər və nəticədə faktiki təhlükəsizlik amilində (standartla müqayisədə) bir qədər azalma ola bilər.

Mərkəzləşdirilmiş şəkildə uzanan və ya sıxılmış konstruksiya elementinin möhkəmliyinin hesablanması elementin bütün en kəsikləri üçün möhkəmlik şərtinin yerinə yetirilməsini təmin etməlidir. Harada böyük əhəmiyyət kəsb edirən böyük dartılma və ən böyük sıxılma gərginliklərinin baş verdiyi elementin təhlükəli adlanan hissələrinin düzgün tərifinə malikdir. İcazə verilən dartılma və ya sıxılma gərginliklərinin eyni olduğu hallarda, normal gərginliklərin mütləq qiymətdə ən böyük olduğu bir təhlükəli bölmə tapmaq kifayətdir.

Uzunlamasına qüvvənin böyüklüyü şüanın uzunluğu boyunca sabit olduqda, sahəsi olan kəsik ən kiçik dəyər. Daimi kəsikli bir şüa ilə təhlükəli kəsik ən böyük uzununa qüvvənin meydana gəldiyi kəsişmədir.

Quruluşları güc üçün hesablayarkən, güc şərtlərinin istifadəsi şəklində fərqlənən üç növ problem var:

a) gərginliyin yoxlanılması (hesablanmasının yoxlanılması);

b) bölmələrin seçilməsi (layihənin hesablanması);

c) yükgötürmə qabiliyyətinin təyini (icazə verilən yükün təyini). Plastik materialdan hazırlanmış uzanmış çubuq nümunəsindən istifadə edərək bu tip problemləri nəzərdən keçirək.

Gərginlikləri yoxlayarkən kəsik sahələri F və uzununa qüvvələr N məlumdur və hesablama elementlərin xarakterik bölmələrində hesablanmış (faktiki) gərginliklərin hesablanmasından ibarətdir.

Alınan maksimum gərginlik daha sonra icazə verilən ilə müqayisə edilir:

Bölmələri seçərkən elementin tələb olunan kəsik sahələri müəyyən edilir (məlum uzununa qüvvələr N və icazə verilən gərginlik əsasında). Qəbul edilmiş kəsik sahələri F aşağıdakı formada ifadə olunan möhkəmlik şərtinə cavab verməlidir:

görə daşıma qabiliyyətini təyin edərkən məlum dəyərlər F və icazə verilən gərginlik, uzununa qüvvələrin icazə verilən dəyərləri hesablanır: Alınan dəyərlərə əsasən, xarici yüklərin icazə verilən dəyərləri [P] müəyyən edilir.

Bu halda, güc şərti formaya malikdir

Standart təhlükəsizlik amillərinin dəyərləri standartlarla müəyyən edilir. Onlar strukturun sinfindən (kapital, müvəqqəti və s.), nəzərdə tutulan xidmət müddətindən, yükündən (statik, tsiklik və s.), materialların istehsalında mümkün heterojenlikdən (məsələn, beton) və növündən asılıdır. deformasiya (gərilmə, sıxılma, əyilmə və s.) və digər amillər. Bəzi hallarda strukturun çəkisini azaltmaq üçün təhlükəsizlik əmsalını azaltmaq, bəzən də təhlükəsizlik əmsalını artırmaq lazımdır - lazım olduqda, maşınların sürtünmə hissələrinin aşınmasını, korroziya və çürüməni nəzərə almaq lazımdır. material.

Müxtəlif materiallar, strukturlar və yüklər üçün standart təhlükəsizlik amillərinin dəyərləri əksər hallarda aşağıdakı dəyərlərə malikdir: - 2,5-dən 5-ə qədər və - 1,5-dən 2,5-ə qədər.

Təhlükəsizlik amilləri və buna görə də icazə verilən gərginliklər tikinti strukturları onların dizaynı üçün müvafiq standartlarla tənzimlənir. Maşınqayırmada tələb olunan təhlükəsizlik əmsalı adətən oxşar konstruksiyalı maşınların dizaynı və istismarı təcrübəsinə əsasən seçilir. Bundan əlavə, bir sıra qabaqcıl maşınqayırma zavodlarında icazə verilən gərginliklər üçün zavoddaxili standartlar mövcuddur ki, bu da tez-tez digər əlaqəli müəssisələr tərəfindən istifadə olunur.

Bir sıra materiallar üçün icazə verilən dartılma və sıxılma gərginliklərinin təxmini dəyərləri Əlavə II-də verilmişdir.

Cədvəl 2.4

Şəkil 2.22

Şəkil 2.18

Şəkil 2.17

düyü. 2.15

Bu diaqramın xarakterik bölmələrini və nöqtələrini, həmçinin nümunənin deformasiyasının müvafiq mərhələlərini nəzərdən keçirək:

OA – Hooke qanunu etibarlıdır;

AB – qalıq (plastik) deformasiyalar yaranıb;

BC – plastik deformasiyalar artır;

SD – gəlir platosu (daimi yük altında deformasiyanın artması baş verir);

DC - gücləndirmə sahəsi (material yenidən deformasiyaya qarşı müqaviməti artırmaq qabiliyyətini əldə edir və müəyyən bir həddə qədər artan bir qüvvə qəbul edir);

K nöqtəsi - sınaq dayandırıldı və nümunə boşaldıldı;

KN – boşaltma xətti;

NKL – nümunənin təkrar yüklənməsi xətti (KL – gücləndirici bölmə);

LM yükün düşdüyü sahədir, bu anda nümunədə sözdə boyun görünür - yerli daralma;

M nöqtəsi – nümunənin qırılması;

Güc xüsusiyyətləri

Proporsionallıq həddi:

Huk qanununun qüvvədə olduğu maksimum gərginlik.

Gəlir gücü:

Sabit dartılma qüvvəsi altında nümunənin deformasiyasının baş verdiyi ən aşağı gərginlik.

Dartma gücü (müvəqqəti güc):

Test zamanı müşahidə edilən ən yüksək gərginlik.

Fasilə zamanı gərginlik:

Bu şəkildə müəyyən edilmiş qırılma zamanı gərginlik çox ixtiyaridir və poladın mexaniki xüsusiyyətlərinin xarakterik bir xüsusiyyəti kimi istifadə edilə bilməz. Konvensiya ondan ibarətdir ki, o, qırılma anındakı qüvvəni nümunənin ilkin kəsik sahəsinə bölmək yolu ilə əldə edilir, onun qırılma zamanı faktiki sahəsinə görə deyil, əmələ gəlməsi səbəbindən başlanğıcdan əhəmiyyətli dərəcədə azdır. boyundan.

Plastiklik xüsusiyyətləri

Yada salaq ki, plastiklik materialın qırılmadan deformasiya etmək qabiliyyətidir. Plastiklik xüsusiyyətləri deformasiyadır, buna görə də sınıqdan sonra nümunənin ölçmə məlumatlarından müəyyən edilir:

∆ℓ ос = ℓ 1 - ℓ 0 – qalıq uzanma,

- boyun sahəsi.

Fasilədən sonra nisbi uzanma:

. (2.25)

Bu xüsusiyyət yalnız materialdan deyil, həm də nümunə ölçülərinin nisbətindən asılıdır. Buna görə standart nümunələr sabit nisbətə malikdir ℓ 0 = 5d 0 və ya ℓ 0 = 10d 0 və δ dəyəri həmişə indekslə verilir - δ 5 və ya δ 10 və δ 5 > δ 10.

Yırtılmadan sonra nisbi daralma:

. (2.26)

Xüsusi deformasiya işi:

Boşaltma və yenidən yükləmə

Dartma diaqramını təsvir edərkən, K nöqtəsində sınaq dayandırıldığı və nümunənin boşaldıldığı göstərildi. Boşaltma prosesi diaqramın OA düz hissəsinə paralel KN düz xətti (şəkil 2.16) ilə təsvir edilmişdir. Bu o deməkdir ki, boşalma başlamazdan əvvəl alınan nümunənin ∆ℓ′ P uzanması tamamilə yox olmur. Diaqramda uzanmanın itmiş hissəsi NQ seqmenti, qalan hissəsi isə ON seqmenti ilə təsvir edilmişdir. Nəticə etibarilə, nümunənin elastik həddi aşan ümumi uzanması iki hissədən ibarətdir - elastik və qalıq (plastik):

∆ℓ′ P = ∆ℓ′ yuxarı + ∆ℓ′ os.

Bu, nümunə parçalanana qədər baş verəcəkdir. Yırtılmadan sonra ümumi uzanmanın elastik komponenti (∆ℓ yuxarı seqment) yox olur. Qalıq uzanma ∆ℓ os seqmenti ilə təsvir edilmişdir. Nümunəni OB bölməsində yükləməni dayandırsanız və boşaltsanız, boşaltma prosesi yükləmə xətti ilə üst-üstə düşən bir xətt ilə təsvir ediləcək - deformasiya sırf elastikdir.

Uzunluğu ℓ 0 + ∆ℓ′ oc olan nümunə yenidən yükləndikdə, yükləmə xətti praktiki olaraq NK boşaltma xətti ilə üst-üstə düşür. Mütənasiblik həddi artdı və boşaltmanın aparıldığı gərginliyə bərabər oldu. Sonra, NK düz xətti gəlir platosu olmayan KL əyrisinə çevrildi. Diaqramın NK xəttinin solunda yerləşən hissəsi kəsildi, yəni. koordinatların mənşəyi N nöqtəsinə köçdü. Beləliklə, məhsuldarlıq nöqtəsindən kənara uzanma nəticəsində nümunə mexaniki xüsusiyyətlərini dəyişdi:

1). mütənasiblik həddi artdı;

2). dövriyyə platforması itdi;

3). qırılmadan sonra nisbi uzanma azalmışdır.

Xüsusiyyətlərdəki bu dəyişiklik adlanır bərkidilmiş.

Sərtləşdikdə elastiklik xüsusiyyətləri artır və çeviklik azalır. Bəzi hallarda (məsələn, mexaniki emal zamanı) sərtləşmə fenomeni arzuolunmazdır və istilik müalicəsi ilə aradan qaldırılır. Digər hallarda, hissələrin və ya konstruksiyaların elastikliyini artırmaq üçün süni şəkildə yaradılır (yayların vurulması və ya qaldırıcı maşınların kabellərinin uzanması).

Stress diaqramları

Materialın mexaniki xassələrini xarakterizə edən diaqramı əldə etmək üçün R – ∆ℓ koordinatlarında ilkin dartılma diaqramı σ – ε koordinatlarında yenidən qurulur. σ = Р/F və absis σ = ∆ℓ/ℓ ordinatları sabitlərə bölmək yolu ilə alındığından, diaqram ilkin görünüşü ilə eynidir (şək. 2.18,a).

σ – ε diaqramından aydın olur ki

olanlar. normal elastiklik modulu diaqramın düz hissəsinin absis oxuna meyl bucağının tangensinə bərabərdir.

Gərginlik diaqramından şərti məhsuldarlıq gücünü təyin etmək rahatdır. Məsələ burasındadır ki, struktur materialların əksəriyyətində məhsuldarlıq nöqtəsi yoxdur - düz xətt hamar bir şəkildə əyriyə çevrilir. Bu zaman nisbi daimi uzadmanın 0,2%-ə bərabər olduğu gərginlik akma dayanıqlığının qiyməti (şərti) kimi qəbul edilir. Şəkildə. Şəkil 2.18b-də şərti məhsuldarlığın σ 0,2 qiymətinin necə təyin olunduğu göstərilir. Çıxış platosunun mövcudluğunda təyin olunan məhsuldarlıq gücü σ t çox vaxt adlanır. fiziki.

Þ Þ .

Çevik polad üçün ψ = 50 – 65%. Əgər ψ = 50% = 0,5 götürsək, onda S р = 2σ р alırıq, yəni. əsl stress qırılma anında ən böyükdür, bu olduqca məntiqlidir.

2.6.2. Müxtəlif materialların sıxılma sınağı

Sıxılma testi materialın xüsusiyyətləri haqqında dartılma testindən daha az məlumat verir. Bununla belə, materialın mexaniki xüsusiyyətlərini xarakterizə etmək mütləq lazımdır. Hündürlüyü diametrinin 1,5 mislindən çox olmayan silindrlər şəklində nümunələr və ya kublar şəklində nümunələr üzərində aparılır.

Gəlin polad və çuqun sıxılma diaqramlarına baxaq. Aydınlıq üçün biz onları bu materialların dartılma diaqramları ilə eyni şəkildə təsvir edirik (şək. 2.19). Birinci rübdə gərginlik diaqramları, üçüncüdə isə sıxılma diaqramları var.

Çuqunların gərginlik və sıxılma diaqramları forma baxımından oxşardır: onlar ən əvvəldən əyilir və maksimum yükə çatdıqda qırılır. Bununla belə, çuqun sıxılmada gərginliyə nisbətən daha yaxşı işləyir (σ düym - = 5 σ düym +). Dartma gücü σ pch sıxılma sınaqları zamanı əldə edilən çuqunun yeganə mexaniki xarakteristikasıdır.

Ağacın sınaqdan keçirilməsi maraq doğurur - anizotropik, yəni. materialın liflərinin istiqamətinə münasibətdə qüvvənin istiqamətindən asılı olaraq müxtəlif gücə malik olan. Getdikcə daha çox istifadə edilən fiberglas plastiklər də anizotropdur. Liflər boyunca sıxışdırıldıqda, ağac liflər boyunca sıxıldığından daha güclüdür (şəkil 2.21-də 1 və 2 əyriləri). 1-ci əyri kövrək materialların sıxılma əyrilərinə bənzəyir. Məhv kubun bir hissəsinin digərinə nisbətən yerdəyişməsi səbəbindən baş verir (şəkil 2.20, d). Liflər boyunca sıxıldıqda, ağac çökmür, lakin sıxılır (şəkil 2.20e).

Gərginlik üçün bir polad nümunəsini sınaqdan keçirərkən, nəzərə çarpan qalıq deformasiyalar görünənə qədər uzanma nəticəsində mexaniki xüsusiyyətlərdə dəyişiklik aşkar etdik - soyuq sərtləşmə. Sıxılma testi zamanı sərtləşdikdən sonra nümunənin necə davrandığını görək. Şəkil 2.19-da diaqram nöqtəli xətt ilə göstərilmişdir. Sıxılma NC 2 L 2 əyrisini izləyir, hansı ki, OC 1 L 1 sərtləşdirmə işinə məruz qalmamış nümunənin sıxılma diaqramının üstündə yerləşir və demək olar ki, sonuncuya paraleldir. Gərginliklə sərtləşdikdən sonra mütənasiblik və sıxılma məhsuldarlığı hədləri azalır. Bu fenomen Bauschinger effekti adlanır və onu ilk dəfə təsvir edən alimin adını daşıyır.

2.6.3. Sərtliyin təyini

Çox yayılmış mexaniki və texnoloji sınaq sərtliyin təyinidir. Bu, bu cür sınaqların sürəti və sadəliyi və əldə edilən məlumatların dəyəri ilə əlaqədardır: sərtlik hissənin səthinin texnoloji emaldan əvvəl və sonrakı vəziyyətini xarakterizə edir (bərkləşdirmə, nitridləşmə və s.) dartılma gücünün böyüklüyü.

Materialın sərtliyi başqa, daha möhkəm bir cismin mexaniki nüfuzuna müqavimət göstərmək qabiliyyəti adlanır. Sərtliyi xarakterizə edən kəmiyyətlərə sərtlik ədədləri deyilir. Müxtəlif üsullarla müəyyən edilir, onlar ölçüsü və ölçüsü ilə fərqlənir və həmişə onların təyin edilməsi metodunun göstəricisi ilə müşayiət olunur.

Ən çox yayılmış üsul Brinell üsuludur. Test nümunəyə D diametrli bərkimiş polad topun basılmasından ibarətdir (Şəkil 2.22a). Top bir müddət P yükü altında saxlanılır, bunun nəticəsində səthdə d diametrli iz (deşik) qalır. KN-də yükün çapın səth sahəsinə sm 2 nisbəti Brinell sərtlik nömrəsi adlanır.

. (2.30)

HB sərtlik nömrəsindən istifadə edərək nümunəni məhv etmədən bəzi metalların dartılma müqavimətinin təxmini dəyərini əldə etmək mümkündür, çünki σ düym və HB arasında xətti əlaqə var: σ düym = k ∙ HB (aşağı karbonlu polad üçün k = 0,36, yüksək möhkəm polad üçün k = 0,33, çuqun üçün k = 0,15, alüminium ərintiləri üçün k = 0,38 , titan ərintiləri üçün k = 0,3).

Sərtliyi təyin etmək üçün çox rahat və geniş yayılmış üsul Rockwellə görə. Bu üsulda nümunəyə sıxılmış bir girinti kimi 120 dərəcə zirvə bucağı və 0,2 mm əyrilik radiusu olan almaz konusu və ya diametri 1,5875 mm (1/16 düym) olan polad top istifadə olunur. Test Şəkildə göstərilən sxemə uyğun olaraq aparılır. 2.22, b. Birincisi, konus P0 = 100 N-lik ilkin yüklə sıxılır, bu da testin sonuna qədər çıxarılmır. Bu yük altında konus h0 dərinliyinə batırılır. Sonra tam yük P = P 0 + P 1 konusuna tətbiq olunur (iki variant: A – P 1 = 500 N və C – P 1 = 1400 N) və girinti dərinliyi artır. Əsas yükü götürdükdən sonra P 1, dərinlik h 1 qalır. Əsas yük P 1 hesabına əldə edilən girinti dərinliyi h = h 1 – h 0-a bərabərdir, Rockwell sərtliyini xarakterizə edir. Sərtlik sayı düsturla müəyyən edilir

, (2.31)

burada 0,002 sərtlik ölçən indikatorun şkala bölmə qiymətidir.

Sərtliyi təyin etmək üçün burada müzakirə edilməyən başqa üsullar da var (Vickers, Shore, mikrosərtlik).

Struktur elementlərin gücünü qiymətləndirmək üçün işçi (layihə) gərginlikləri, məhdudlaşdırıcı gərginliklər, icazə verilən gərginliklər və təhlükəsizlik hədləri anlayışları təqdim olunur. Onlar 4.2, 4.3-cü bəndlərdə göstərilən asılılıqlara uyğun olaraq hesablanır.

İşləmə (hesablanmış) gərginliklər  Və  əməliyyat yükünün təsiri altında konstruksiya elementlərinin gərgin vəziyyətini xarakterizə edin.

Son stress  lim Və  lim materialın mexaniki xassələrini xarakterizə edir və möhkəmliyi baxımından struktur elementi üçün təhlükəlidir.

İcazə verilən gərginliklər [  ] Və [  ] təhlükəsizdir və verilmiş iş şəraitində struktur elementinin möhkəmliyini təmin edir.

Təhlükəsizlik marjası n müxtəlif hesablanmayan amillərin gücünə mənfi təsirini nəzərə alaraq maksimum və icazə verilən gərginliklərin nisbətini müəyyən edir.

Mexanizm hissələrinin təhlükəsiz işləməsi üçün yüklənmiş hissələrdə yaranan maksimum gərginliklərin müəyyən bir material üçün icazə verilən dəyərdən çox olmaması lazımdır:

;
,

Harada
Və
– təhlükəli hissədə ən yüksək gərginliklər (normal  və tangensial );
Və – bu gərginliklərin icazə verilən dəyərləri.

Mürəkkəb müqavimət üçün ekvivalent gərginliklər müəyyən edilir
təhlükəli bölmədə. Güc vəziyyətinin forması var

İcazə verilən gərginliklər maksimum gərginliklərdən asılı olaraq müəyyən edilir  lim Və  lim materialların sınaqdan keçirilməsi zamanı əldə edilir: statik yüklər altında - dartılma gücü
Və τ IN kövrək materiallar üçün məhsuldarlıq
Və τ T plastik materiallar üçün; tsiklik yüklər altında – dözümlülük həddi Və τ r :

;
.

Təhlükəsizlik faktoru oxşar strukturların layihələndirilməsi və istismarı təcrübəsinə əsaslanaraq təyin edilir.

Dövrlü yüklər altında işləyən və məhdud xidmət müddətinə malik maşın hissələri və mexanizmləri üçün icazə verilən gərginliklərin hesablanması asılılıqlara uyğun olaraq aparılır:

;
,

Harada
– verilmiş xidmət müddəti nəzərə alınmaqla davamlılıq əmsalı.

Asılılığa görə davamlılıq əmsalını hesablayın

Harada
– verilmiş material və deformasiya növü üçün sınaq dövrlərinin əsas sayı;
– göstərilən xidmət müddətinə uyğun olan hissənin yükləmə dövrlərinin sayı; m – dözümlülük əyrisinin dərəcəsinin göstəricisi.

Struktur elementləri dizayn edərkən gücü hesablamaq üçün iki üsuldan istifadə olunur:

strukturun əsas ölçülərini müəyyən etmək üçün icazə verilən gərginliklərə əsaslanan dizayn hesablanması;

mövcud strukturun fəaliyyətini qiymətləndirmək üçün yoxlama hesablaması.

5.5. Hesablama nümunələri

5.5.1. Statik güc üçün pilləli çubuqların hesablanması

Sadə tipli deformasiyalar altında pilləli konstruksiya çubuqlarının gərginlik vəziyyətini nəzərdən keçirək. Şəkildə. Şəkil 5.3-də sərt dayaqda konsollu dəyişən kəsikli dəyirmi çubuqların F qüvvələri ilə yüklənməsinin üç diaqramı (diaqram 1, 2, 3) və kəsiklərdə hərəkət edən üç gərginlik diaqramı (epures 1, 2, 3) təqdim olunur. yüklənmiş çubuqlardan. Çubuğun oxundan h = 10 mm məsafədə F = 800 N qüvvəsi tətbiq olunur. Çubuqların daha kiçik diametri d = 5 mm, daha böyük diametri D = 10 mm-dir. Çubuq materialı - St. 3 icazə verilən gərginliklərlə