Предельными напряжениями

дачи теории пластичности, а./ =----------jf~• Уверенность в наличии плоской деформации основывается на совпадении экспериментальных значений Ргаа1 при разных длинах трещин с предельными нагрузками, полученными по расчету для плоской деформации.

ми непосредственно или через рычажную систему. Предпочтение следует отдавать сменным грузам с мягкой подвеской с пружинным или масляным демпфером, что позволяет снизить дополнительные напряжения, возникающие при биении образца. Предельное значение частоты нагружения установлено до 200 Гц. Машины должны иметь счетчик числа циклов, автоматически отключаемый при разрушении образца. Допускаемая погрешность приложения нагрузки составляет не более ±2% от измеряемой величины при статической тарировке. По согласованию с заказчиком допускается проектирование машин с другими предельными нагрузками. Методика тарировки машин изложена в работе [212]. Ниже приводится ха-

1 Машины с другими предельными нагрузками проектируются по согласованию с заказчиком.

В соответствии с методом силовоэбуждения машины подразделяют на: а) электромагнитные; б) электродинамические; в) магнито-стрикционные. Проектированию и освоению подлежат машины с предельными нагрузками 0,02 и 0,1 Мн (2 и 10 тс). Диапазон частот устанавливают в пределах 50—500 Гц.

Аналогичны по конструкции и принципу действия машины 2055Р-05 и 2054Р-5, предназначенные для испытания на растяжение, сжатие, изгиб и малоцикловую усталость образцов из пластмасс, черных и цветных металлов с предельными нагрузками соответственно 5 и 50 кН при температуре окружающей среды 10—35 °С.

В машинах фирмы MTS (США) предусмотрены четырехколонные (серия 311) и двухколонные (серия 312) рамы (жесткость при свободной длине колонны 1270 мм). В рамах обеих серий траверса перемещается гидроподъемниками, а фиксируется — разрезными фрикционными клеммами. Предусматриваются нормально-открытые клеммы с затяжкой болтами и нормально-закрытые — с освобождением гидроцилиндрами (только в четырехколон-иых рамах). В рамах серии 312 предусматривается только пьедестальное исполнение с нижним расположением цилиндра, в рамах серии 311 предусмотрены четыре модификации, причем для рам с предельными нагрузками

Наибольшая эффективность при прямом резонансном усилении в машинах с гидравлическим возбуждением достигается силовым увеличением энергии (резонанс сил). Резонанс сил наиболее эффективно используется в машинах с двухцилиндровой системой возбуждения, впервые разработанной в СССР (рис. 35). Наибольшая динамическая нагрузка машины ЦЛУ + 30 в знакопеременном и знакопостоянном режимах ±300 кН. Диапазон возбуждаемых частот, включая режим вынужденных колебаний этих машин, 0,5—• 55 Гц. Амплитуды динамических перемещений под предельными нагрузками в диапазоне частит 10—20 Гц до ±30 мм. Высота рабочего пространства до 2 м, ширина 740 мм. Машины снабжены столом изгиба с пролетом до 1800 мм.

Типы и основные параметры машин для статических испытаний винтовых цилиндрических пружин на растяжение-сжатие и рессор на изгиб с предельными нагрузками 1—5-105 Н стандартизованы ГОСТ 17086—71.

Как показали испытания, предельными нагрузками для поликарбоната была удельная нагрузка 300 кГ/см2 и для полиформальдегида 200 кГ/см*. При повышении нагрузок материал начинал течь и менять свою форму.

Несущая способность деталей из материалов в пластичном состоянии. Несущая способность деталей из пластических материалов (конструкционные высокоотпущенные стали) с удлинением при разрыве не менее 15°/0, обладающих способностью претерпевать перед разрушением значительные пластические деформации, как правило, определяется предельными нагрузками по перемещениям или, если величина перемещений на работе детали существенно не сказывается, — предельными нагрузками по деформациям. В соответствии с этим при обычных для деталей машин напряженных состояниях и условиях работы для деталей из пластичз-ских материалов нет необходимости определять запас прочности по разрушению.

Несущая способность деталей из материалов в пластичном состоянии. Несущая способность деталей из пластических материалов (конструкционные высокоотпущенные стали) с удлинением при разрыве не менее 10%, обладающих способностью претерпевать перед разрушением значительные пластические деформации, как правило, определяется предельными нагрузками по перемещениям или, если величина перемещений на работе детали существенно не сказы-.вается, — предельными нагрузками по деформациям. В соответствии с этим при обычных для деталей машин напряженных состояниях и условиях работы для деталей из пластических материалов нет необходимости определять запас прочности по разрушению.

т. е. отношению предельных напряжений при растяжении и сжатии. Этими предельными напряжениями могут быть либо пределы прочности (опч р и апч с), либо условные пределы текучести (cr0j2p и «Vac). Очевидно, для пластичных материалов, у которых, как известно, опр р = стпр с, эта гипотеза дает результаты, совпадающие с получаемыми по гипотезе наибольших касательных напряжений. Гипотеза Мора имеет тот же недостаток, что и гипотеза наибольших касательных напряжений, — не учитывается влияние сг2.

В сопротивлении материалов под нарушением прочности детали условились понимать не только появление излома, но и возникновение заметных остаточных деформаций. Назовем предельными напряжениями материала те напряжения, возникновение которых в материале детали при работе повлечет за собой нарушение ее прочности.

Принципиальную основу критериев прочности при расчете по максимальным нагрузкам, таких как В-критерии, изложенные в руководстве [1], составляет условие недопустимости повреждения или нарушения сплошности материала при расчетных напряжениях. Выбор соотношения между максимально допустимыми и предельными напряжениями для однонаправленных материалов определяется рядом факторов, обусловленных практикой расчета и проектирования. Прочность слоистого материала оценивается в результате применения критерия прочности последовательно ко всем слоям материала.

Равенства (7) — (10) выражают напряжения (деформации) в главных осях каждого слоя через результирующее усилие N, воздействующее, на слоистый материал. С учетом этих напряжений в критерии разрушения можно оценить прочность каждого слоя материала и определить запасы прочности, соответствующие принятому критерию. Если критерий разрушения формулируется через максимально допустимые напряжения (деформации), то «отрицательный запас прочности» некоторого слоя свидетельствует о нарушении сплошности материала и не обязательно соответствует его разрушению. Разрушение определяется предельными напряжениями для слоя. Нарушение сплошности материала связано с образованием трещин в связующем при растяжении слоя в поперечном направлении и приводит к изменению его термомеханических характеристик.

Общий метод построения предельной поверхности для слоистого композита состоит в следующем: предполагая совместность деформирования слоев композита при заданном плоском напряженном состоянии, рассчитывают напряжения в плоскости и деформации каждого отдельного слоя. Определенное таким образом напряженно-деформированное состояние слоя сравнивается с критерием прочности каждого слоя; предполагается, что первое разрушение слоя ') вызывает разрушение слоистого композита в целом. В действительности дело обстоит сложнее, поэтому необходимо углублять понимание особенностей поведения слоистого композита при таких уровнях напряжений, когда в соответствии с выбранным критерием в некоторых слоях уже достигнуто предельное состояние. В зависимости от вида напряженного состояния напряжения, соответствующие началу разрушения слоев, могут не совпадать с экспериментально определяемыми предельными напряжениями композита в целом. Как правило, совпадение наблюдается, если первое разрушение слоя происходит по волокну (по достижении предельных напряжений в направлении армирования). В остальных случаях, когда критерий предсказывает для слоя разрушение по связующему (от нормальных напряжений, перпендикулярных направлению армирования, от касательных — «межслойных» или в плоскости), экспериментально определенные предельные напряжения композита не соответствуют теоретически подсчитанным. Как теория, так и экспериментальные наблюдения указывают, что подобное поведение слоистых композитов объясняется взаимодействиями между различно ориентированными слоями. Меж-слойные эффекты могут наблюдаться как у свободных кромок, так и внутри материала, когда слои разрушаются от растяжения перпендикулярно направлению армирования или от сдвига в плоскости армирования.

Предельные деформации, как правило, определяются из испытаний на одноосное нагружение, причем в эксперименте задаются нагрузки, а не перемещения. Если диаграмма деформирования материала линейна, то предельные деформации связаны с предельными напряжениями следующим образом:

Из выражения (18) при известных 0тах и ттах для конкретных деталей можно найти вероятность разрушения Р или установить зависимость между предельными напряжениями и конструктивными особенностями деталей при заданной вероятности Р. Например, для случая нагружения изгибом и кручением гладких цилиндрических валов, пренебрегая влиянием длины, получаем

РОША ДИАГРАММА — график, характеризующий зависимость между макс. и миним. (предельными) напряжениями цикла (рис. ). Р. д. строят с помощью

В соответствии с этой кинетической теорией, согласно которой одним из фундаментальных свойств прочности является ее зависимость от времени, деформация и разрушение должны характеризоваться не предельными напряжениями, а скоростью деформации и разрушения, кроме того, долговечностью — временем, требующимся для разрушения. Пределы упругости, текучести, прочности являются с этой точки зрения только некоторыми условными характеристиками.

Сложившиеся к настоящему времени методы расчета деталей машин заключаются.в следующем. Вначале определяются статические и динамические усилия и соответствующие им максимальные напряжения в сечениях деталей. Затем эти напряжения сопоставляются с предельными напряжениями (пределом текучести или пределом прочности) для принятого

• При малой первоначальной прочности деталей выявляется место поломок, т. е. опасные сечения, и>для них расчетные напряжения сопоставляются с фактическими предельными напряжениями. ' '