Напряженные состояния

а) ненапряженные соединения, осуществляемые при помощи призматических и сегментных шпонок; б) напряженные соединения, осуществляемые клиновыми, фрикционными и тангенциальными шпонками.

Клиновые шпонки создают напряженные соединения. У этих шпонок рабочими являются широкие грани, одна из которых имеет уклон 1/100. Шпонки устанавливают в пазы в распор широкими гранями и фиксируют детали в осевом направлении. Недостатком клиновых шпонок является то, что в процессе сборки нарушается

Соединения деталей с натягом — это напряженные соединения, в которых натяг создается необходимой разностью посадочных размеров насаживаемых одна на другую деталей. Для скрепления деталей используются силы упругости предварительно деформированных деталей.

Основные типы шпоночных соединений. Шпоночные соединения делятся на две группы: ненапряженные и напряженные. Ненапряженные соединения осуществляются призматическими и сегментными шпонками, которые не вызывают деформацию ступицы и вала при сборке. Напряженные соединения осуществляются клиновыми шпонками, которые вызывают деформацию вала и ступицы при сборке.

Различные напряженные соединения, пружины, болты, работающие при высоких температурах, подвержены релаксации, т. е. самопроизвольному снижению напряжения при неизменной деформации, приобретенной первоначально. Релаксация является результатом перерастания упругой деформации в пластическую под влиянием продолжительного воздействия высокой температуры.

клиновые (с уклоном), дающие напряженные соединения;

призматические (без уклона), при применении которых получаются ненапряженные соединения.

В машиностроении применяют ненапряженные соединения (с помощью призматических и сегментных шпонок, рис. 33.1, а, б) и напряженные соединения (с помощью клиновых шпонок, рис. 33.1, в). Шпонки этих типов стандартизованы, их размеры выбирают по ГОСТ 23360 — 78, ГОСТ 24071-80 и ГОСТ 24068-80.

Различные напряженные соединения, пружины, болты, работающие при высоких температурах, подвержены релаксации, т. е. самопроизьол fa-ному снижению напряжения при неизменной деформации, приобретенной первоначально. Релаксация является результатом перерастания упругой деформации в пластическую под влиянием продолжительного воздействия высокой температуры.

Шпоночные соединения делятся на две группы: ненапряженные и напряженные. Ненапряженные соединения осуществляются призматическими и се-гментпыми шпонками, которые не вызывают деформации ступицы и вала при сборке. Напряженные соединения осуществляю гея клиповыми и тангенциальными шпонками, которые вызывают деформацию вала и ступицы при сборке.

1. Клиновые соединения. Напряженные соединения. Клиновыми называют такие стыковые соединения, в которых соединяемые детали 2 и 3 прижимаются друг к другу третьей деталью — клином / (рис. 14.6). По устройству это трехзвенные механизмы с поступательными парами (подобные изображенному на рис. 11.4, а), в которых перемещение ведомого звена 2 (одной из соединяемых

Тензометрировапием можно измерять упруго-пластические деформации значительной величины (до 15-20%). Определение напряжений эоз-можно только в-области упругих деформаций- Тензометриромние дает величину напряжйгай в поверхностном слое детали, которые ИЛИ совдаг дают с напряжениями в толще металла (случай растяжения и сжатия) или чаще (изгиб, кручение, сложные напряженные состояния) превосходят их и, следовательно, достоверно характеризуют прочность детали в целом.

Циклическая прочность зависит от состояния поверхности, особенно в тех случаях нагружения, когда наибольшие напряжения возникают в поверхностных слоях (изгиб, кручение, сложные напряженные состояния). . . - /

Все существующие теоретические методы расчета основаны на гипотезах о преимущественном влиянии того или иного фактора на процесс перехода материала в предельное состояние. Суть применения этих гипотез для оценки прочности материала заключается в замене фактического напряженного состояния равноопасным (эквивалентным) ему линейным напряженным состоянием. Равно-опасными называют такие напряженные состояния, у которых при пропорциональном увеличении напряжений одновременно наступает предельное состояние.

где точкой в центре обозначено скалярное умножение. Внутренние точки области текучести изображают напряженные состояния, лежащие ниже предела текучести; они соответствуют жесткому состоянию элемента. Точки, расположенные на границе области текучести, называемой поверхностью текучести, изображают напряженные состояния, при которых может возникнуть пластическое течение. Наконец, точки, расположенные вне поверхности текучести, изображают напряженные состояния, которые не могут возникнуть в рассматриваемом элементе конструкции.

Для фиксированного вектора скорости деформации q граница полупространства (1.31) представляет собой опорную плоскость для области текучести. Точки Q, являющиеся общими для этой плоскости и поверхности текучести, изображают напряженные состояния, при которых могут возникнуть скорости деформации, определяемые q. Мы будем говорить, что

эти напряженные состояния соответствуют вектору скоростей деформаций q.

в том случае, если напряженные состояния в точках подобны, друг другу, т. е. такие, которые характеризуются соответственно пропорциональными главными напряжениями, имеющими одинаковые знаки, т.е. о( : а'2 : ^з =0i : °а : °з- Например, на рис. 2.102 показаны подобные напряженные состояния в точках Л и В, но состояние в точке В в два раза опасней.

Основная задача теории предельных напряженных состояний состоит в разработке критерия, позволяющего сравнивать между собой разнотипные напряженные состояния с точки зрения близости их к предельному состоянию. Сравнение разнотипных напряженных состояний производится с помощью эквивалентного напряженного состояния, причем за эквивалентное берется наиболее изученное напряженное состояние при простом растяжении (сжатии).

Доказано, что в каждой точке тела имеются три главные площадки, причем они всегда взаимно перпендикулярны. Следовательно, в каждой точке будут три главных направления напряженного состояния в данной точке. В зависимости от значений главных напряжений различают три вида напряженного состояния в точке: одноосное-—когда только одно из главных напряжений отлично от нуля (рис. 10.8,а); д в у х о с н о е — когда два главных напряжения отличны от нуля (рис. 10.8,5); трехосное — когда все главные напряжения отличны от нуля (рис. 10.8, в). На практике чаще всего имеют место одноосное и двухосное напряженные состояния.

Рис. 5. Напряженные состояния с одной известной главной площадкой

Усталостный износ. Весьма часты случаи, когда деталь или несколько деталей, подвергающихся в течение продолжительного времени переменным нагрузкам, ломаются при напряжениях, значительно меньших, чем предел прочности материала детали. Под переменными нагрузками в данном случае понимают напряжения, которые возникают под действием усилий, многократно изменяющихся по величине или направлению, либо одновременно и по величине, и по направлению. Полное или частичное разрушение детали под действием напряжений, величина которых меньше предела прочности, называют усталостным износом. Усталостному разрушению предшествует появление трещин в виде острых надрезов, у дна которых создаются объемные напряженные состояния. В резуль-