Допускаемые напряжения и коэффициенты запаса прочности

Лекция 12

Допускаемые напряжения и коэффициенты запаса прочности.  Расчеты на прочность при растяжении – сжатии. Закон Гука. (§§32-35)

Напряжение, при котором происходит разрушение материала, называется предельным. Эти напряжения определяют опытным путем. Испытания материалов на прочность при растяжении и сжатии проводят с помощью специальных приспособлений – разрывных машин и прессов.

 Для определения усилий, при котором материал начинает разрушаться, стержень закрепляют в разрывной машине и начинают растягивать. Напряжения определяют специальными датчиками. Первый предел напряжений – это предел текучести, когда деформации перестают быть упругими и металл начинает как бы «течь», образуется «шейка», которая уже не пропадает при снятии усилий.[pic 1]

Как правило, за предельные напряжения σ пред  принимают именно предел текучести металла.

Существует также предел разрушения, когда металлический стержень разрывается. Это происходит в месте образования шейки.

На сжатие материал испытывают, помещая образец цилиндрической или кубической формы между плитами гидравлического пресса и начинают сдавливать. При пределе текучести испытываемый образец начинает приобретать форму бочонка, а при пределе разрушения в нем появляются трещины.

[pic 2]

Предельные напряжения часто называют «Пределом прочности». Предел прочности при растяжении и при сжатии для одного и того же материала может быть различным. Значения предельных напряжений можно найти в справочных материалах. Как правило, эти сведения можно найти в ГОСТах на материалы – марки стали, чугуна, бетона, и т.п.

(Пример справочных данных – табл. 1 учебника на стр. 67.)

Конструкции рассчитываются таким образом, чтобы рабочие напряжения не достигали пределов прочности. Допускаемые напряжения устанавливают меньше предельных, а отношение предельных напряжений к допускаемым, называется коэффициентом запаса прочности.

    [n] = σ пред  /[σ], где

    [n] – коэффициент запаса прочности;

σ пред   - предельные напряжения для данного материала, определяемые по справочным материалам;

[σ] – допускаемые напряжения.

Коэффициент запаса прочности может быть разный для различных конструкций. Например, для судов внутреннего плавания (речных) он равен 1,3 – 1,5, для автомобилей более 2.